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El objetivo de éste proyecto es desarrollar un modelo matemático y una simulación numérica que permita simular el comportamiento de la temperatura y la pérdida de humedad (entre otras variables) de microalgas sometidas a un proceso de secado solar. La energía térmica empleada en éste proceso puede proceder de cualquier fuente de calor. En nuestro caso se integra un colector solar de aire como fuente de calor, que dará una temperatura variable a la entrada de la cámara de secado, logrando así evitar un consumo eléctrico o el uso de un combustible. El secado es un proceso térmico que se basa en el intercambio de masa (agua) y energía (calor) entre el producto a secar (alga) y el medio de procesamiento o fluido de secado (aire). Es necesario conocer los mecanismos de transferencia de calor y de masa asociados para poder diseñar un proceso térmico más económico y eficiente. Cuando el mecanismo del proceso de secado es bien comprendido, se puede desarrollar un modelo matemático que lo represente. Para ello, se usó una geometría del producto en forma de bandeja rectangular ó lote individual conocido como ‘batch’, como las empleadas en el secado de productos alimenticios, lechos…ésta geometría se consideró como un lote único y se estableció un volumen de control de estudio que abarcaba el interior de la cámara de secado (capa de aire y capa de algas en contacto). de la bibliografía, para temperaturas de entrada constantes conocidas. Se estudió la cinética del secado de las algas para una T de entrada variable (la del aire que sale del colector solar), calculando la derivada de la curva de la humedad con el tiempo, es decir, la velocidad de secado que corresponde a cada valor de humedad, para cada temperatura. Aplicando una serie de ajustes polinómicos a las curvas de humedad, velocidad, etc. se consiguió la expresión de la velocidad de secado en función de la temperatura variable de entrada al secador. A partir de las condiciones iniciales (producto con 100% de humedad y temperatura inicial) se calcula la velocidad de secado inicial, y el resto de valores se calcularán resolviendo las ecuaciones asociadas de forma cíclica durante todo el proceso. La velocidad de secado permite calcular la variación de humedad del alga con el tiempo, necesaria para el cálculo de las ecuaciones presentes en los balances de calor y masa. de calor y masa entre alga-aire, por lo que se tendrán que desarrollar las ecuaciones propias de éstos balances para el volumen de control considerado antes. Mediante una discretización de éste volumen de control en el dominio del tiempo, se han estudiado dichos balances para cada instante de tiempo p, gracias a el desarrollo de las ecuaciones asociadas y el estudio de las variables que aparecen en ellas. A base de repetir las mismas ecuaciones una y otra vez tantas veces como instantes de tiempo p se indiquen, se obtiene el modelo matemático propuesto, que representará el comportamiento de las temperaturas y humedades (además de otras variables) en cada instante de tiempo, en función de una temperatura de entrada al secador variable. El modelo se simuló numéricamente utilizando la herramienta informática MATLAB®. Al final se hace una valoración energética y económica, dando una estimación del tiempo de amortización de la instalación y el ahorro económico que supondría ésta tecnología.
Microalgas, Mathematical models, Colector solar, Energía solar, Modelos matemáticos, Solar energy, Energías Renovables, Heat transfer, Microalgae, Simulación, Solar collector, Simulation, Transferencia de calor
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