Límites termodinámicos a la productividad de los destiladores solares pasivos

Abstract

La desalinización de agua de mar se ha estudiado con interés debido a la escasez de agua dulce para consumo humano. La destilación solar es un método antiguo; la productividad, consumo energético del proceso y el costo del agua desalinizada así obtenida dependen de la eficiencia que se alcance en cada una de las etapas de estos sistemas. La limitada capacidad de absorber la radiación solar y transformarla en calor útil para la evaporación, la interacción con el medio circundante, y las pérdidas de calor limitan la eficiencia global del proceso térmico y la productividad. Como la energía proviene de la radiación solar, la productividad máxima de este proceso estará limitada por la magnitud de la radiación solar total disponible en una zona del planeta debido a su ubicación geográfica, época del año y condiciones climáticas locales. Los procesos a partir de esa energía estarán limitados termodinámicamente por los coeficientes de transferencia térmica que se alcancen en el equipo, por el máximo que pueda alcanzar el calor de evaporación, mientras que las pérdidas al ambiente por convección y radiación sean mínimas. Se presentan análisis comparativos de varios modelos propuestos, datos reportados de destiladores, datos reportados de radiación solar que alcanzan valores promedio de hasta 7,2 – 7,4 kWh/m2 en algunas regiones del planeta y se hacen estimaciones para productividad de estos equipos que alcanzan entre 6,7 y 6,9 kg/m2día y la eficiencia máxima teórica se encuentra alrededor de 0,16 de la radiación solar total.