Simulación dinámica de un sistema de refrigeración termo solar para la conservación de frutas.

Abstract

La tesis doctoral titulada “Simulación dinámica de un sistema de refrigeración termo solar para la conservación de frutas”, aborda las siguientes temáticas; estado del arte de la refrigeración solar, confección y selección de un año meteorológico típico (TMY) para la ciudad de Chillán, operación y simulación de una cámara frigorífica para la conservación de frutas, modelación de una máquina de refrigeración por absorción con par de trabajo NH3- H2O, y finalmente la simulación dinámica de un sistema de refrigeración solar por absorción para conservación de frutas. El desarrollo de todas estas temáticas permitió demostrar la factibilidad de modelar y simular un sistema de refrigeración termo solar por absorción, con par de trabajo absorbente - refrigerante (NH3 - H2O). La modelación y simulación del sistema de refrigeración, permitió evaluar la capacidad de refrigeración, COP, fracciones solares y costos asociados a la refrigeración, para la conservación de frutas en su etapa de post cosecha. El estudio se desarrolló para tres ciudades con diferentes latitudes y condiciones climáticas en Chile, estas fueron Antofagasta, Santiago y Chillán, cuyos niveles de radiación solar las hacen interesantes para la instalación de sistemas termo solares. Antofagasta y Santiago contaban con publicaciones de años meteorológicos tipo (TMY) al comenzar este estudio, que permitían realizar el estudio solar térmico, a diferencia de Chillán, por lo cual se procedió a generar un TMY para Chillán, a partir de la data meteorológica de 15 años con que contaba la Facultad de Ingeniería Agrícola de la Universidad de Concepción. Como resultado, se obtuvo que la conexión serie-paralelo, con colectores FPC es la que genera fracciones solares más altas y menores consumos de calor auxiliar, en las tres ciudades evaluadas. Además, se determinó que Santiago posee el mayor consumo de calor auxiliar por tener un mayor requerimiento de frío, bajo las mismas condiciones de operación de la máquina frigorífica. Esto se debe a las temperaturas extremas que se dan en verano. Sin embargo, si el calor auxiliar fuera suministrado por una caldera de LPG y dado que el coste de este combustible en Santiago es en promedio $70 más bajo por litro, que en las otras dos ciudades, en esta ciudad se tiene el más bajo costo asociado al consumo de calor auxiliar. Así, con un campo de colectores FPC de 80 m2 en la simulación, conectados en serie –paralelo, se tiene en promedio en las tres ciudades una fracción solar de 0,56, con gastos de LPG, iv asociados a la operación desde octubre a marzo de; $3.084.402, $2.807833, y $3.041.813, para Antofagasta, Santiago y Chillán respectivamente. El sistema de refrigeración solar por absorción aumenta el costo de la cadena de valor de la cereza dulce en aproximado de $40 / kg en la temporada, considerando la inversión a 7 años. El hecho de que la máquina esté funcionando durante las 24 horas, provoca un alto consumo de gas, por lo cual se debe buscar una forma de operación que permita conservar la fruta y a su vez limitar la operación de la máquina de absorción a las horas de sol. Esto explica el hecho de el uso de este tipo de refrigeración sea utilizado en su mayor parte para aire acondicionado y no para la conservación de alimentos.