{"id":1903,"date":"2021-02-26T08:41:25","date_gmt":"2021-02-26T07:41:25","guid":{"rendered":"https:\/\/www.atecyr.org\/blog\/?p=1903"},"modified":"2021-06-11T09:42:38","modified_gmt":"2021-06-11T07:42:38","slug":"caracterizacion-experimental-de-un-ciclo-de-compresion-de-vapor-de-co2-transcritico-con-un-subcooling-termoelectrico-por-asur-menendez-inchusta","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/www.atecyr.org\/blog\/2021\/02\/26\/caracterizacion-experimental-de-un-ciclo-de-compresion-de-vapor-de-co2-transcritico-con-un-subcooling-termoelectrico-por-asur-menendez-inchusta\/","title":{"rendered":"Caracterizaci\u00f3n experimental de un ciclo de compresi\u00f3n de vapor de CO2 transcr\u00edtico con un subcooling termoel\u00e9ctrico por Asur Men\u00e9ndez Inchusta"},"content":{"rendered":"\n
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Asur Men\u00e9ndez Inchusta <\/strong><\/p>\n\n\n\n

Primer Premio de Atecyr HVACR 2019 (Socio de Atecyr N\u00ba 13164)<\/p>\n<\/div><\/div>\n\n\n\n

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La mayor\u00eda de las personas en nuestra \u00e9poca de estudios, hemos tenido ciertas asignaturas o campos de estudio que, de una forma totalmente irracional, nos llaman especialmente la atenci\u00f3n. Desde que asist\u00ed a mi primera clase de transferencia de calor ya ten\u00eda claro que era uno de los sectores de la ingenier\u00eda que me despertaba un inter\u00e9s especial. M\u00e1s tarde, al cursar asignaturas relativas a la aplicaci\u00f3n de este campo de estudio, confirm\u00e9 dicho pensamiento.<\/p>\n\n\n\n

Fue en el \u00faltimo curso del grado cuando comenc\u00e9 a analizar las posibilidades de proyecto de final de grado. En un principio consider\u00e9 fuertemente la realizaci\u00f3n de un proyecto centrado en la industria energ\u00e9tica d\u00e1ndole un punto de vista m\u00e1s orientado a la empresa, el cual es otro de mis temas favoritos de estudio.<\/p>\n\n\n\n

Sin embargo, pregunt\u00e9 a una profesora que me imparti\u00f3 una de las asignaturas que m\u00e1s disfrut\u00e9, PhD Patricia Aranguren Garacochea. La cual me introdujo el planteamiento del proyecto, la regulaci\u00f3n de los refrigerantes por razones medioambientales hab\u00eda tra\u00eddo consigo un cambio en el paradigma de la industria, se requer\u00eda investigaci\u00f3n en nuevos refrigerantes o sistemas para poder atender tanto a las regulaciones, como a la demanda. En este punto se quer\u00eda estudiar la implantaci\u00f3n del CO2<\/sub> como refrigerante en un sistema de refrigeraci\u00f3n.<\/p>\n\n\n\n

Me mostraron los estudios computacionales previos realizados y ya tom\u00e9 la decisi\u00f3n final, realizar\u00eda este proyecto debido a su gran proyecci\u00f3n y exclusividad, ya que apenas hab\u00eda estudios experimentales previos del tema. La imperiosa necesidad de encontrar sistemas de refrigeraci\u00f3n econ\u00f3mica y<\/s>, energ\u00e9ticamente viables y que, adem\u00e1s, cumplan con las regulaciones medioambientales actuales supon\u00eda un reto y una motivaci\u00f3n incre\u00edbles.<\/p>\n\n\n\n

El primer paso en el estudio consisti\u00f3 en conocer el estado del arte de los sistemas de compresi\u00f3n de vapor con CO2<\/sub>. La mayor\u00eda de los estudios trataban la problem\u00e1tica que tiene este fluido al trabajar a ciertas temperaturas. Al superar los 32 \u00b0C ambientales, el fluido alcanzaba condiciones transcr\u00edticas, lo cual supone un detrimento sustancial en la eficiencia del sistema. Por lo tanto, para su inclusi\u00f3n en ambientes c\u00e1lidos como el espa\u00f1ol, se deb\u00edan estudiar otras configuraciones del ciclo de refrigeraci\u00f3n para aumentar dicha eficiencia.<\/p>\n\n\n\n

La instalaci\u00f3n planteada ser\u00eda de media a baja potencia utilizando CO2<\/sub> como refrigerante. Se quiso estudiar una instalaci\u00f3n de estas caracter\u00edsticas, debido a que los estudios realizados previamente en diferentes configuraciones del ciclo de refrigeraci\u00f3n con CO2<\/sub>, hab\u00edan arrojado resultados muy prometedores para instalaciones de gran capacidad. Sin embargo, estas configuraciones resultaban excesivamente costosas para sistemas m\u00e1s peque\u00f1os. No obstante, hab\u00eda una configuraci\u00f3n que hab\u00eda sido estudiada casi exclusivamente de forma computacional y que pod\u00eda ser la clave para estos sistemas de baja potencia, el subenfriamiento termoel\u00e9ctrico, debido a su bajo coste y sus grandes posibilidades.<\/p>\n\n\n\n

Los m\u00f3dulos termoel\u00e9ctricos son peque\u00f1os sistemas de refrigeraci\u00f3n per se. Si se les introduce un voltaje y existe una diferencia de temperatura entre las caras del m\u00f3dulo, simult\u00e1neamente se produce una extracci\u00f3n y disipaci\u00f3n de calor. Este efecto se puede introducir a la salida del condensador para que extraiga calor del fluido, produciendo un subenfriamiento en este, con su consecuente aumento de potencia frigor\u00edfica del sistema.<\/p>\n\n\n\n

Para obtener una visi\u00f3n global de la nueva configuraci\u00f3n, tras realizar los cambios correspondientes a la instalaci\u00f3n para que fuera capaz de soportar las condiciones de trabajo y, a la vez, poder monitorizar los diferentes par\u00e1metros en estudio, se realizaron los tests iniciales. Tras estos ensayos, se demostr\u00f3 algo que ya se sab\u00eda, al trabajar con CO2<\/sub> transcr\u00edtico en un ciclo de compresi\u00f3n de vapor simple, la eficiencia global resultaba excesivamente baja, lo cual supon\u00eda que el sistema no fuera viable para su implantaci\u00f3n en el mercado.<\/p>\n\n\n\n

Tras estos ensayos, se quiso tener un modelo computacional capaz de validar los datos obtenidos, para m\u00e1s tarde, implementar el m\u00f3dulo de subenfriamiento termoel\u00e9ctrico y observar los cambios que supondr\u00eda. Se realizo un modelo con MATLAB simple, pero efectivo. Era capaz de simular la instalaci\u00f3n en los puntos de trabajo requeridos. Una vez se tuvo el modelo simple, se dise\u00f1\u00f3 otro que simulase un sistema de disipaci\u00f3n de calor mediante m\u00f3dulos termoel\u00e9ctricos previamente estudiado. Una vez se tuvo el modelo final, los resultados arrojados eran prometedores, ya que esta adici\u00f3n supon\u00eda un aumento en la eficiencia global suficiente para habilitar al sistema para su integraci\u00f3n en el mercado.<\/p>\n\n\n\n

Se pas\u00f3 a la siguiente fase del proyecto, la implementaci\u00f3n del sistema de subenfriamiento. Se dise\u00f1\u00f3 un dispositivo de subenfriamiento termoel\u00e9ctrico, mostrado en la Figura 1. Este estaba compuesto por 4 m\u00f3dulos termoel\u00e9ctricos dispuestos de la siguiente forma: una de sus caras en contacto con la tuber\u00eda que portaba el refrigerante y su otra cara con un sistema de disipaci\u00f3n de calor. Este \u00faltimo se compon\u00eda de heat pipes con un disipador de aletas y un ventilador que forzaba aire para una mayor disipaci\u00f3n de calor.<\/p>\n\n\n\n

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Figura 1. Dispositivo de TESC (Thermoelectric Subcooling System)<\/figcaption><\/figure><\/div>\n\n\n\n

Tras su inclusi\u00f3n en la instalaci\u00f3n, llegaron los ensayos de la instalaci\u00f3n final. Se realizaron varios barridos por diferentes presiones de descarga y voltajes aplicados a los m\u00f3dulos, con el objetivo de lograr una visi\u00f3n global del sistema y obtener los puntos de funcionamiento \u00f3ptimos de la instalaci\u00f3n.<\/p>\n\n\n\n

Se observaron resultados tremendamente prometedores. Al realizar un an\u00e1lisis del impacto de los m\u00f3dulos termoel\u00e9ctricos en el sistema, se observ\u00f3 un aumento del 24%<\/strong> en la potencia frigor\u00edfica<\/strong> obtenida, a la vez que un incremento del 10,5%<\/strong> en el EER<\/strong> del sistema. A estos prometedores resultados cabe a\u00f1adir la reducci\u00f3n en las presiones de trabajo \u00f3ptimas, lo cual tiene un gran impacto en el funcionamiento y dise\u00f1o de las instalaciones. Estos esperanzadores resultados abren la puerta a futuras investigaciones que mejoren la instalaci\u00f3n ensayada y, con ello, posibilitar la implantaci\u00f3n de este sistema estudiado en el mercado.<\/p>\n\n\n\n

Gracias al trabajo realizado y a los prometedores resultados obtenidos, el proyecto ha tenido la oportunidad de participar en varias competiciones. En primer lugar, se otorg\u00f3 la 1\u00aa posici\u00f3n<\/strong> en el premio HVACR de Atecyr en enero de 2020. Por otro lado, al ser el representante de Atecyr, pude defender el proyecto en el REHVA Student Competition 2020, obteniendo una 3\u00aa posici\u00f3n<\/strong> frente a 14 representantes de cada pa\u00eds participante.<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"

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