Simulación de un sistema de refrigeración de edificios mediante el uso de energía solar en un proceso de absorción PDF Download
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Languages : es
Pages : 284
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Author: Gustavo Raúl Figueredo
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Languages : ca
Pages : 211
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Durante la última década se produjo un enorme crecimiento de la implantación de la climatización de edificios, motivada por el aumento de los requerimientos de confort y de productividad de la población, entre otras causas. Los equipos de climatización más difundidos se accionan mediante energía eléctrica, lo que combinado con la gran simultaneidad de la demanda de climatización y su elevado consumo, provocan puntas de demanda de electricidad que sobrecargan las redes y frecuentemente ocasionan cortes de suministro eléctrico. Los sistemas de climatización basados en máquinas de absorción son una alternativa para disminuir la demanda de electricidad para climatización durante el verano y utilizar las redes de distribución de gas natural que en dicha temporada se encuentran generalmente ociosas. Además las máquinas de absorción, al ser activadas térmicamente, pueden utilizar calor proveniente de plantas solares o calor residual de procesos. Lo que puede llevar a una reducción del consumo de energía primaria y a una disminución de la emisión de gases de efecto invernadero asociados a la climatización. No obstante, para llegar a concretar esta posibilidad, se debe efectuar una selección cuidadosa de la tecnología a utilizar y un diseño muy delicado; dado que se observó que algunas plantas de climatización solar consumen, a lo largo del año, más energía primaria como respaldo que una planta de climatización accionada mediante energía eléctrica. Los sistemas de climatización solar actuales basados en equipos de simple efecto difícilmente pueden llegar a competir con los sistemas de refrigeración por compresión más eficientes, no solo en coste económico sino incluso en reducción del consumo de energía primaria. Es por ello que sería conveniente desarrollar sistemas de doble efecto o combinados de simple/doble efecto que permitan incrementar el aprovechamiento de la energía solar térmica disponible. El objetivo principal de esta tesis es el modelado y el ensayo de una enfriadora de agua por absorción de simple/doble efecto, de agua/LiBr que puede activarse a dos niveles de temperatura. En esta tesis se investigan las características de los ciclos de refrigeración con activación térmica a dos temperaturas en general y, en particular, un prototipo de máquina de refrigeración por absorción de doble etapa basado en el par H2O-LiBr con accionamiento mediante agua caliente a 165oC como doble efecto y simultáneamente a 165oC y 90oC, en modo combinado de simple/doble efecto. En todos los casos con disipación mediante torre de enfriamiento y producción de agua fría a aproximadamente 6oC. Este equipo permite emplear energía solar térmica para aportar calor al generador de baja temperatura y presión, y cuando este calor no está disponible, el calor auxiliar necesario para suplirlo se puede suministrar a más alta temperatura con lo que el equipo puede operar a un COP más elevado. Se desarrollaron cuatro modelos que enumerados en orden de complejidad creciente son el modelo reversible, endorreversible, termodinámico y térmico detallado. El modelo reversible es un modelo muy simple, totalmente ideal y solo acota las eficiencias a un máximo ideal en función de las temperaturas. El modelo endorreversible considera las irreversibilidades producidas en los intercambios de calor entre el exterior y el interior del ciclo, permitiendo evaluar someramente la distribución del área total de intercambio de calor entre los componentes principales de una máquina; acotando además la potencia máxima de refrigeración. En el modelo termodinámico se consideran, además de las irreversibilidades externas, las principales irreversibilidades internas, asociadas a flujos de calor y flujos de materia, permitiendo estudiar la distribución de áreas y reproduciendo fielmente la variación de la eficiencia con la potencia de refrigeración. En el último modelo, el denominado térmico detallado, se introducen las propiedades de la mezcla H2O-LiBr, las ecuaciones de transmisión de calor y los balances de materia y energía; lográndose predecir el comportamiento de la máquina, los diferentes estados por los que evoluciona la mezcla, y los flujos de materia y energía. Al comparar la distribución de superficies de intercambio de calor obtenida mediante los modelos, con la distribución real del prototipo, se observa que en general los modelos asignan mayor superficie al evaporador y menores superficies a los generadores, absorbedor y condensadores. Respecto al COP se obtienen valores de 1.18 para operación solo con accionamiento a alta temperatura y 0.73 con accionamiento solo a baja temperatura con una variación lineal entre ambos casos. Se examinó y reacondicionó integralmente un prototipo de enfriadora de agua por absorción de H2OLiBr, de simple/doble efecto, de 200 kW de potencia de refrigeración. Se diseñó y construyó una instalación experimental para ensayar el prototipo, compuesta principalmente de dos calderas, torre de enfriamiento y servicios de aire comprimido, entre otros. Se ensayó el prototipo con accionamiento a dos temperaturas y se analizó la influencia de las temperaturas de accionamiento, la temperatura del agua fría y de disipación de calor al ambiente sobre el COP y su variación con la carga de refrigeración. Para procesar la gran cantidad de datos experimentales obtenidos, se utilizó una metodología que combina la reconciliación de datos, con la detección de errores sistemáticos y que permite además la determinación de los errores en los datos reconciliados y su propagación a las variables calculadas. Con accionamiento únicamente a alta temperatura se logró un COP de 1.14 y una potencia de enfriamiento de hasta 160 kW. Para una combinación de potencias de accionamiento de 72 kW a una temperatura de 91oC, complementada con 80 kW a 157oC se logró una potencia de enfriamiento de 134 kW exhibiendo un COP de 0.87. Los resultados obtenidos permiten demostrar de forma teórica y experimental la factibilidad técnica y los beneficios del accionamiento de una enfriadora a dos temperaturas.
Author: Fátima Cortés Espinosa
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Languages : es
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En el presente proyecto se analiza un sistema de absorción de H2O/LiBr para evaluar la posibilidad de operarlo con energía solar. Este estudio, basado en la modelación matemática y simulación computacional del ciclo de refrigeración, es una aplicación del uso de fuentes alternas de energía para la disminución de la demanda eléctrica y las emisiones de CO2 a la atmósfera. En el primer capítulo se exponen los antecedentes de este concepto, una introducción a los colectores solares, a la energía solar y a la Casa Solar del Tecnológico de Monterrey; de la que se recibió el apoyo para la realización de esta investigación con los datos de los colectores solares y la carga de enfriamiento a analizar. El ciclo de refrigeración por absorción es descrito en el segundo capítulo; se presentan las propiedades del refrigerante y del absorbente, obtenidas mediante el software Engineering Equation Solver (EES) para facilitar los cálculos. Aquí se describirá brevemente las ventajas de este tipo de enfriamiento, las funciones de cada componente y la explicación del proceso de absorción. El tercer capítulo describe el ciclo de refrigeración por absorción. Se determinan las variables fijas para la investigación y se presentan las cargas térmicas de cada parte del ciclo. El dimensionamiento de los componentes se plantea en el cuarto capítulo. Esta sección es auxiliada por el software HTRI Xchanger Suite 5.0 que además de utilizar los valores previamente calculados en el análisis termodinámico del ciclo, presenta la geometría, forma y tamaño del generador, el condensador, el intercambiador de calor de la solución, el evaporador, el absorbedor y la torre de enfriamiento.
Author: Iván Andrés Montero Izquierdo
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Languages : es
Pages : 348
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En esta tesis se analiza de manera detallada los sistemas de refrigeración solar con equipos de absorción de doble efecto con captadores solares de concentración en términos de energía primaria consumida. El análisis de estos sistemas permite compararlos con sistemas de refrigeración por absorción de simple efecto accionados con energía solar térmica de baja temperatura y con sistemas convencionales de compresión. Estos tres tipos de sistemas han sido modelizados mediante el software de simulación TRNSYS para cubrir la demanda frigorífica de un edificio genérico de oficinas localizado en Sevilla (España). Un aspecto importante en esta tesis es la modelización de las enfriadoras de absorción de simple y doble efecto mediante el método de la ecuación característica. Este método permite modelizar las prestaciones térmicas del equipo de absorción de manera sencilla y robusta, además que debido a su estructura puede ser aplicado a cualquier sistema de refrigeración por absorción.
Author: Carolina Andrea Sepúlveda Sepúlveda
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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 \U+2013\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.
Author: Carlos Eduardo Hurtado Campo
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"En este trabajo se expone el proceso de diseño, modelación y evaluación de un sistema de refrigeración por absorción utilizando energía térmica solar. El proyecto inicia determinando los requerimientos del sistema teniendo como objetivo el acondicionamiento de espacios y definiendo las exigencias operacionales del sistema dependiendo de las necesidades del usuario y sus condiciones ambientales, sociales y económicas. Seguidamente, se determinan los estados termodinámicos necesarios en cada etapa del ciclo de refrigeración, las propiedades del fluido de trabajo y la operación característica de los equipos. Con toda esta información se calcula de la capacidad de enfriamiento y coeficiente de desempeño como una forma de caracterizar el ciclo de refrigeración diseñado. Estos valores son importantes pues permiten la comparación directa entre otros dispositivos con propósitos similares." -- Tomado del Formato de Documento de Grado.
Author: Miguel Ángel Fernández Herrera
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Pages : 121
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Author: Laurent Vigier Ledesma
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El acondicionamiento del aire es una necesidad para el bienestar psicofisiológico de las personas en cualquier parte del mundo. Es un proceso de tratamiento la carga térmica la cual se define como la cantidad de calor que se debe retirar de un local o vivienda para controlar su ambiente. Esto permite entonces crear y mantener unas determinadas condiciones de temperatura, humedad relativa y pureza del aire en ambientes cerrados. Los niveles de confort definidos por las diferentes reglamentaciones internacionales fijan la temperatura para refrigeración entre 23 y 25°C mientras que la humedad relativa está comprendida entre 45 y 60%. El sistema convencional de refrigeración es el más utilizado en el aire acondicionado es el sistema de refrigeración por compresión. Este sistema se basa en el mecanismo que consiste en la evaporación de un refrigerante y condensación de forma alternada absorbiendo calor en un lugar y disipándolo en otro [2]. El mayor inconveniente de este sistema se debe a su imposibilidad de disociar el control de la carga sensible (variación en la temperatura) y la carga latente (variación en la humedad absoluta del aire). Esto resulta en un excesivo consumo de energía debido al proceso que efectúa. En un primer tiempo se necesitad bajar la temperatura del aire tratado hasta llegar su punto de roció lo que permite reducir la cantidad de vapor de agua que contiene. Después es necesario recalentar ese aire con el uso de bobinas eléctricas para alcanzar la temperatura deseada al momento de introducir ese aire en el local acondicionado. Sin embargo en la sociedad actual, donde la mayoría de la energía generada depende del uso de combustibles fósiles las cuales se están agotando, contribuyen a la contaminación atmosférica y el calentamiento global, es necesario encontrar en paralelo formas de producir la energía a partir de fuentes renovables y avanzar en la eficiencia energética con el fin de reducir drásticamente su consumo. Hoy en día existen diferentes unidades de tratamiento del aire (UTA) que permiten el control de la temperatura y la humedad de forma independiente lo que permite un ahorro energético muy importante. Uno de estos sistemas es conocido como sistema de enfriamiento con rueda desecante. El material desecante el más usado es el silica gel (debido a su bajo coste y temperatura de regeneración) y consiste en una sustancia higroscópica capaz de atraer la humedad del aire [3]. El proceso realizado implica que el aire exterior pasa por la rueda desecante y éste se deshumecta y se calienta, debido a que en el proceso de sorción se libera una energía denominada calor de adsorción. Como el objetivo es refrigerar, existen otros dispositivos en la UTA capaces de disminuir la temperatura del aire y llevarla a las condiciones de impulsión requeridas, como son: una rueda sensible, una bobina de refrigeración y/o un enfriador evaporativo. En este trabajo investigativo se llevó a cabo el análisis y simulación de un sistema de enfriamiento con rueda desecante en zonas climáticas espaciadas geográficamente y con particularidades climáticas propias. Por lo tanto se seleccionó a la ciudad de la Habana (Cuba) la cual tiene una temperatura promedio anual elevada a lo largo del año con un nivel de humedad absoluta elevada y constante. El segundo lugar corresponde a la Isla de Pascua (Chile) la cual tiene un nivel de humedad elevado todo el año pero con temperaturas anuales más bajas. El último lugar seleccionado fue la ciudad de Barcelona (España) de la cual se distingue por dos periodos marcados, a saber, un periodo con temperaturas bajas (otoño/invierno) con humedad absoluta baja y otro periodo con temperaturas y humedad absoluta más altas (primavera/verano). La idea fue entonces demostrar la viabilidad de su uso en climas húmedos como el área del mediterráneo o climas tropicales donde se puede obtener un importante ahorro energético mediante el comparativo entre este sistema y un sistema convencional. Se pudo observar que el sistema de enfriamiento con rueda desecante es viable y recomendable de un punto de vista tecnico y ambiental. Sin embargo se comprobo que el ahorro energetico es fuertemente dependiente de la reducción del uso del calentador electrico auxiliar. Obtenemos entonces un ahorro energetico del +19.38% en la Habana, +37.82% en Barcelona pero en el caso de la Isla de Pascua de -8.94% debido a las bajas radiaciones solares y por lo tanto un importante uso del calentador electrico auxiliar. También se realizó un estudio económico y ambiental para averiguar las posibilidades de ahorro que se pueden conseguir durante un periodo definido previamente y la reducción de las emisiones de CO2 producidas de forma indirecta. Se comprueba en el caso de Barcelona y la Habana un retorno sobre inversión inicial de solamente 3 y 4 años respectivamente junto con una importante reducción de las emisiones al atmosfera de dioxido de carbono.
Author: Sebastián Villalobos Castro
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Languages : es
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"En este proyecto el objetivo principal era Diseñar térmicamente un sistema de refrigeración por adsorción para suplir necesidades de enfriamiento a comunidades en el municipio de Utica. Donde se tenía que entender en profundidad los procesos de refrigeración por Adsorción y su fundamento físico. Además se tenía que Estudiar el comportamiento de sistemas de refrigeración por Adsorción en condiciones de irradiación solar como las de Utica y desarrollar un modelo matemático por medio del software "EES" donde se pueda realizar un estudio termodinámico basado en la primera ley de la termodinámica y la ecuación de estado de Dubinin-Astakov. El principio de este proyecto era poder aprovechar la radiación de la energía solar para poder generar un efecto de enfriamiento. Se consideró las diferentes opciones que había de colección solar pero se optó por un sistema que se trasforma la energía de la radiación en calor y por medio de un delta de temperatura poder generar el efecto de enfriamiento. A diferencia de los sistemas de producción efectos frigoríficos de paneles fotovoltaicos que trasforman la radiación en energía eléctrica y mediante esta energía eléctrica poder generar el efecto de enfriamiento. Ahora bien para el procedimiento se tomó un promedio de la radiación solar por cada mes y se comparó con la radiación teórica necesaria a la que el sistema tendría que tener para llegar a la temperatura deseada. Para ello se consideró las propiedades termodinámicas del carbón activo y del metanol que en este caso son el adsorbente y el refrigerante del sistema. Haciendo la comparación de estas radiaciones pudo realizar las respectivas conclusiones del sistema implementado."-- Tomado del Formato de Documento de Grado.
Author: DIEZ SUÁREZ, ANA MARÍA
Publisher: Ediciones Paraninfo, S.A.
ISBN: 8428341052
Category : Technology & Engineering
Languages : es
Pages : 186
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En la actualidad, con objeto de garantizar su sostenibilidad y viabilidad, el diseño y mantenimiento de instalaciones de climatización en edificios debe verificar ciertos requerimientos de eficiencia, por lo que los especialistas en este campo deben dominar un amplio y diverso conjunto de elementos de eficiencia energética, tanto en las fases de diseño, como de ejecución y mantenimiento del edificio. Los edificios catalogados como eficientes energéticamente permiten una significativa reducción económica en sus gastos asociados de operación y mantenimiento, que repercute en los usuarios debido a que la energía se aprovecha más adecuadamente. Supone, además, una disminución en el consumo de recursos energéticos, representando un profundo impacto socioeconómico. A lo largo de este libro se lleva a cabo un extenso análisis de todos los componentes que deben tenerse en cuenta a la hora de mejorar la eficiencia energética en edificios introduciendo al lector en topologías de instalación, componentes de las instalaciones, redes de transporte, equipos terminales, etc. También se desarrollan medidas de regulación y diseño eficiente que deberán ser tenidas en cuenta por diseñadores, mantenedores y usuarios.
