Desarrollo de un modelo de simulación en TRNSYS para evaluar el desempeño térmico de un alambique solar pasivo como alternativa sostenible de destilación de agua

Abstract

El presente trabajo tiene como objetivo analizar, modelar y validar el desempeño de un destilador solar pasivo de geometría piramidal, empleando un enfoque metodológico que integra experimentación en campo y simulación numérica en el software TRNSYS acoplado con EES. Este proceso busca determinar la influencia de la irradiancia normal directa (DNI) y la temperatura ambiente sobre la eficiencia del sistema; además, pretende evaluar la pertinencia de dos modelos de simulación: uno basado en un balance térmico simplificado (MS01) y otro que incorpora el modelo Hottel–Whillier–Bliss (MS02). La metodología se estructura en tres etapas. Primero, realizar el montaje experimental del prototipo y la instrumentación con sensores de temperatura en puntos estratégicos junto con un piranómetro calibrado. Luego, desarrollar una campaña de medición entre el 1 y el 9 de abril para registrar temperaturas, irradiancia y producción diaria de agua; posteriormente, implementar los modelos en TRNSYS y efectuar su validación mediante la comparación de errores absolutos y relativos frente a los datos experimentales. De esta manera, se garantiza una evaluación integral del comportamiento térmico y productivo del sistema. Los resultados permiten identificar que la producción acumulada del destilador alcanza los 3.861 mL en el periodo de prueba, con un valor máximo diario de 750 mL. Adicionalmente, ambos modelos reproducen adecuadamente las tendencias experimentales, presentando errores relativos menores al ±3,5 %. Mientras el modelo MS01 ofrece un ajuste más estable en las temperaturas del tanque y del vapor, MS02 mejora las predicciones en la temperatura de salida gracias a la incorporación del rendimiento óptico y de las pérdidas globales del sistema. De esta manera, el estudio evidencia que los destiladores solares pasivos pueden ser analizados y optimizados mediante modelos dinámicos, lo cual refuerza su potencial como tecnología apropiada para zonas rurales. Asimismo, se resalta el papel de la simulación como herramienta de apoyo para el diseño, el dimensionamiento y la mejora de sistemas de desalación sostenibles en contextos con disponibilidad hídrica limitada.