Diseño, caracterización y simulación de colector solar en forma de U para el secado de productos agrícolas en la Región Arequipa

Esta investigación pertenece al marco de tecnologías apropiadas para el desarrollo rural sostenible. Este trabajo caracteriza el proceso de calentamiento del aire y la capacidad de secado de un activo deshidratador solar de convección forzada tipo distributivo para proteger al máximo
productos de agentes externos. Este sistema se basa en el aprovechamiento de la energía solar para calentar el aire entrando a la cámara de secado usando un colector solar plano. Para caracterizar su eficiencia, se desarrolló un modelo matemático basado en un balance de energía donde las variables son climáticas, las condiciones de temperatura del lugar, humedad del ambiente, irradiación solar sobre superficies inclinadas
plano, velocidad del viento además de los parámetros de diseño del colector, flujo de aire y las características de los materiales utilizados. Utilizando un método iterativo, se han validado con resultados experimentales obteniendo pequeños errores relativos (menos del 6%). Una vez se obtuvo la temperatura de salida, se desarrolló un modelo matemático. La eficiencia máxima de secado se calculó utilizando un colector; basado en resultados experimentales con valores aproximados de (85 ± 10) % para dos casos particulares. Finalmente, se realizó un análisis paramétrico basado en un caso nominal, para estudiar cómo las variaciones en el diseño y las condiciones de operación influyen en la operación del colector al configurar uno de ellos los resultados muestran que la temperatura del aire a la salida del colector es mayor, depende del tiempo de permanencia o si el colector es más ancho. También se verificó que la temperatura aumenta para caudales másicos bajos en función del coeficiente de convección. La temperatura de salida aumenta proporcionalmente con la temperatura ambiente y la irradiación solar; sin embargo, la temperatura
disminuye con la velocidad del viento ya que esto provoca más pérdidas. En cuanto a la eficiencia del colector, los resultados sim embargo indican una mejora significativa cuando se trabaja con caudales másicos elevados esto no favorece la temperatura de salida del colector ni la eficiencia de secado, ya que hay un valor límite de caudal másico del que ya no se obtienen mejores resultados. La irradiación solar acoplada con la humedad del ambiente y las dimensiones del colector, influyen positivamente en la eficiencia del secado, mientras que las altas temperaturas ambientales o la velocidad del viento penalizan dicha eficiencia. Este estudio permite ajustar los parámetros del colector solar para garantizar las temperaturas requeridas en el secado de productos agrícolas garantizando así su calidad.