Comparación termoenergética de sistemas de condensación para máquinas frigoríficas

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dc.contributor.advisor García Hernando, Néstor
dc.contributor.author Martín Prieto, Fernando
dc.date.accessioned 2018-03-19T16:59:54Z
dc.date.available 2018-03-19T16:59:54Z
dc.date.issued 2014-10-03
dc.date.submitted 2014-10-03
dc.identifier.uri http://hdl.handle.net/10016/26500
dc.description.abstract Hoy en día, en nuestro entorno, los sistemas de refrigeración están implantados tanto en la industria como en la vida común para refrigerar habitáculos o sistemas físicos. Estos sistemas no sólo cumplen la función de mantener sistemas en condiciones óptimas de trabajo evitando un aumento excesivo de temperatura del equipo, sino su principal función, a día de hoy, es la aclimatización y el acondicionamiento de habitáculos y sistemas físicos para mayor confort. Esto modelo de sistema ha permitido conseguir mayores comodidades y un mejor estado del bienestar creando un espacio agradable en el que permanecer cómodamente. La refrigeración consiste en un proceso termodinámico de extracción de calor para mantener unas condiciones óptimas de temperatura. El presente proyecto, estudia desde un punto técnico y económico, los sistemas de refrigeración de media y baja potencia para la evacuación de calor. Se evaluarán distintos modelos de sistemas y se realizarán simulaciones de estos ante distintas condiciones de entrada. Para analizar los sistemas, se realizará un estudio térmico y mecánico, y un estudio del consumo económico y ambiental que conlleva su funcionamiento. Cada sistema dependiendo de su arquitectura y su modelo de trabajo va a funcionar a distinto régimen, ya sea un sistema refrigerado sólo con aire como medio de evacuación de la carga térmica del sistema o trabaje además con agua como medio asistido del aire para la evacuación. El principal punto donde se centra el estudio, es en la comparativa de los sistemas trabajando bajo mismas condiciones. Para ello, gracias a la programación con Matlab se ha desarrollado un software, para cada uno de los sistemas evaluados, Aircooled, Torre de refrigeración y Condensador evaporativo. La compilación del software permitirá evaluar que tipo de sistema se adapta mejor a las condiciones de entrada con las que trabajamos. El programa diseñado evalúan los parámetros de funcionamiento que irán variando a lo largo del periodo de trabajo y cuyos resultados se proyectarán en curvas para su posterior análisis. Además, para completar la comparativa, se someterán los mismos sistemas a distintas condiciones climatológicas de entrada en diferentes regiones de España. Estas variaciones, se verán reflejadas en oscilaciones en los parámetros de funcionamiento. Las representaciones gráficas, proyectarán el comportamiento de cada sistema ante distintas situaciones de entrada. Los consumos y eficiencias de trabajo mostrarán una idea para poder concluir cual es más conveniente para la instalación planteada. En el análisis de resultados, para completar la comparativa se ha realizado un estudio económico del gasto energético que ocasiona el funcionamiento de los sistemas. Todos los sistemas tienen un gasto energético para el funcionamiento de los sistemas de impulsión de aire para la evacuación de la carga térmica. Además, los sistemas asistidos por agua, van a añadir el gasto de las bombas de impulsión de agua por el circuito auxiliar para su posterior pulverización. Otro parámetro, de no menos valor hoy día, es el impacto ambiental y las emisiones que originan cada sistema que harán de algunos sistemas más aconsejables para reducir el riesgo de proliferación y transmisión de microorganismo o generación de contaminantes. La finalidad del proyecto es doble, por un lado presentar de todas las aplicaciones, la tecnología y el funcionamiento que envuelven los sistemas de refrigeración y su posición en el mercado actual. En segundo lugar, como principal motor para el desarrollo del presente proyecto, desarrollar un software que permita evaluar los sistemas de refrigeración presentes en el mercado actual ante distintas condiciones de entrada. Para la obtención de conclusiones se ha realizado un análisis comparativo de los tres sistemas Aircooled, Condensador evaporativo y Torre de refrigeración evaluando parámetros mecánicos y térmicos, como son: régimen de funcionamiento, potencia y rendimiento. Además se ha evaluado la eficiencia energética, el impacto ambiental y finalmente se ha realizado un estudio económico del gasto de consumo de energía. Uno de los principales parámetros de influencia para la selección de un sistema de refrigeración son los parámetros de entrada. Las condiciones ambientales y la carga térmica son los principales determinantes del régimen de funcionamiento. Tras la simulación de los sistemas en tres regiones diferentes de España, se han obtenido grandes variaciones en la evolución de sus parámetros de funcionamiento. La humedad relativa ambiental y la temperatura seca del aire han sido los principales factores que han motivado este cambio. En todos los casos, el sistema refrigerado sólo por aire, Aircooled, se ha visto sometido a regímenes de funcionamiento más altos, mientras que los dos sistemas asistidos por agua, Condensador evaporativo y Torre de refrigeración, han trabajado con mayor eficiencia. Finalmente, en el caso a estudio donde se está trabajando, con sistemas de media carga en un clima mediterráneo con total disponibilidad de agua, el sistema que mejor se adaptaba es el condensador evaporativo debido a su alta eficiencia. Por otro lado, la torre de refrigeración requiere de un mantenimiento exhaustivo y podría llegar a ser una fuente de proliferación de microorganismo y legionela. Sin embargo, el aircooled tiene un gran gasto energético en comparación con los otros dos sistemas. Además, el sistema asistido sólo por aire es muy sensible ante variaciones en las condiciones de entrada ocasionando oscilaciones en su régimen. Con el software desarrollado, se pueden realizar simulaciones de los tres sistemas variando las condiciones de entrada en cualquier lugar donde se quiera implantar una instalación de refrigeración.
dc.description.abstract Nowadays, all around us, refrigeration systems are a key component in the industry as well as in everyday life for cooling interior spaces or physicals systems. These systems do not only carry out the function of keeping systems working in optimal conditions avoiding the overheating of the equipment, in addition the serve in conditioning the air quality of the desired space in order to obtain thermal confort. This model of HVAC has successfully achieved the welfare of the occupants through the control of the indoor air quality. Refrigeration is a thermodynamic process of heat extraction to maintain optimal conditions of temperature. This project studies the heat extraction in medium and low power refrigeration systems from a technical and economic standpoint. Different models of refrigeration systems will be evaluated and simulations of them will be run with different inputs. The analysis of the systems will be done through a thermal and mechanical study; the energy consumption and economic viability will also be considered in this project. Each system, depending on its architecture and its working process is going to have a different performance, either using air as the heat remover or spraying water for more efficiency. The study is focused on the comparison of three systems working under the same conditions. To do this, a software for each of the refrigeration systems (Air-cooled, Evaporative Condenser and Cooling Tower) has been developed in Matlab. The software will help estimate which type of system works best for the given input conditions. The program evaluates the working parameters that change over the period of activity, its results will be plotted in different graphics for further analysis. Besides, to complete the comparative, the system’s input will be the weather conditions from different regions of Spain. These variations will show as fluctuations in operating parameters. The obtained graphs illustrate the performance, consumptions and efficiencies to be able to pick the most convenient facility. In the analyze of result, the comparative has been completed with a economic study of energy expenditure which cause the work of the system. All of systems have a energy consumption for motivated the work of their air propulsion system for extracting the load thermal. Beside, another parameter, not less important nowadays, is the environment impact and the emissions that grow up in each system. These variables will give more advisable some systems than the others for reducing the risk of proliferation and transmission of microorganism or developing of pollution. The propose of this project is double, in one way, perceiving fully all the applications, the technology and their functions which involve the refrigeration systems and their positions in the current market. In a second way, as a main engine for developing of this design, is developing a software that allow evaluating the mechanical and thermal behavior of these systems when they are subjected to different conditions and their feasibility for future facilities. For getting conclusions, the parameters of the three types of systems have been analyzed, which are the mechanical and thermal working, energy efficiency, environment impact and feasibility of the product. The results get for each one of this systems show an idea about system would be more advisable set up and how would be its behavior for future facilities. The input conditions are the main reason for choosing one of the refrigeration systems. On the other hand, weather and thermal load are the main reasons encourage change the regimen of the systems. Before doing the simulation for each system in the different areas of Spain, great variations in their parameters have been getting. The relative humidity and dry air temperature have been the main cause of this change. In all cases, the air-cooled, have been working to high regimens, while, the other systems, spraying water, have been working to more efficiency. In the end, in this design, where it used systems of medium power in a Mediterranean weather and total water availability, the best systems is the Evaporative Condenser because of its high efficiency. The cooling tower must keep a day by day maintenance and might become a proliferation source of microorganism and Legionela. Secondly, the air-cooled have a more high consume than the others and might reach high peaks load because of adverse input conditions. This software allows doing simulations and showing their parameters of the three systems if the input conditions were oscillated for anywhere where a facility wanted to be installed.
dc.format.mimetype application/pdf
dc.language.iso spa
dc.rights Atribución-NoComercial-SinDerivadas 3.0 España
dc.rights.uri http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/es/
dc.subject.other Sistemas de refrigeración
dc.subject.other Termodinámica
dc.subject.other Aircooled
dc.title Comparación termoenergética de sistemas de condensación para máquinas frigoríficas
dc.type bachelorThesis
dc.subject.eciencia Informática
dc.rights.accessRights openAccess
dc.description.degree Ingeniería en Tecnologías Industriales
dc.contributor.departamento Universidad Carlos III de Madrid. Departamento de Ingeniería Térmica y de Fluidos
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