Evaluación técnico-económica de un refrigerador solar autónomo usando refrigerantes naturales

El presente trabajo de investigación de maestría el cual está titulada como “Evaluación Técnico-Económica de un Refrigerador Solar Autónomo Usando Refrigerantes Naturales”, tiene como finalidad comparar el mejor funcionamiento de tres refrigerantes ecológicos como lo son el R600a, R290 y el R717 fre...

Full description

Autores:
Barbosa Páez, Fabian Armando
Tipo de recurso:
Fecha de publicación:
2024
Institución:
Corporación Universidad de la Costa
Repositorio:
REDICUC - Repositorio CUC
Idioma:
spa
OAI Identifier:
oai:repositorio.cuc.edu.co:11323/13895
Acceso en línea:
https://hdl.handle.net/11323/13895
Palabra clave:
Refrigeración
Refrigerantes naturales,
Energía solar fotovoltaica
R290
R600
R717
Refrigeration, natural
Photovoltaic solar energy
Rights
openAccess
License
Atribución-NoComercial-CompartirIgual 4.0 Internacional (CC BY-NC-SA 4.0)
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description El presente trabajo de investigación de maestría el cual está titulada como “Evaluación Técnico-Económica de un Refrigerador Solar Autónomo Usando Refrigerantes Naturales”, tiene como finalidad comparar el mejor funcionamiento de tres refrigerantes ecológicos como lo son el R600a, R290 y el R717 frente al R134a analizando el COP, el consumo de energía con el uso de un intercambiador de calor como un sistema de recuperación variando su efectividad. La metodología usada fue cualitativa y cuantitativa con enfoque exploratorio, y fue necesario desarrollar un modelo termodinámico para la simulación y dimensionamiento de un sistema de refrigeración que funcione con energía solar fotovoltaica, comparar el redimiendo del sistema de refrigeración solar usando distintos refrigerantes naturales con el refrigerante R134a y analizar la viabilidad económica del sistema de refrigeración solar autónomo. Este estudio se realizó a unas condiciones de trabajo las cuales fueron Tcond de 35°C y 46°C, Tevap de -10°C y -32°C y una efectividad del IXH de 0.0 hasta 0.6; los resultados indicaron que de los tres refrigerantes analizados el R290 es el que mejor funcionamiento tuvo y puede usarse en aplicaciones de refrigeración solar autónoma de pequeña capacidad, el uso de un IXH como sistema de recuperación fue positivo para todos los refrigerantes usados menos para el R 717 donde es preferible no usar el IXH debido a que disminuye su rendimiento, por último se puede decir que es económicamente viable a partir del año 10 el uso de un VCRS con R290 con un solo día de almacenamiento de batería, puesto que si se aumentan los días de almacenamiento se eleva el costo del sistema haciéndose inviable para su aplicación.
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_version_ 1828166748317155328
spelling Atribución-NoComercial-CompartirIgual 4.0 Internacional (CC BY-NC-SA 4.0)https://creativecommons.org/licenses/by-nc-sa/4.0/info:eu-repo/semantics/openAccesshttp://purl.org/coar/access_right/c_abf2Balbis Morejon , MilenAmarís Castilla, CarlosBarbosa Páez, Fabian ArmandoBurgos Vergara, JavierBermejo Altamar, Fabio Andrés2024-12-12T21:12:42Z2024-12-12T21:12:42Z2024https://hdl.handle.net/11323/13895El presente trabajo de investigación de maestría el cual está titulada como “Evaluación Técnico-Económica de un Refrigerador Solar Autónomo Usando Refrigerantes Naturales”, tiene como finalidad comparar el mejor funcionamiento de tres refrigerantes ecológicos como lo son el R600a, R290 y el R717 frente al R134a analizando el COP, el consumo de energía con el uso de un intercambiador de calor como un sistema de recuperación variando su efectividad. La metodología usada fue cualitativa y cuantitativa con enfoque exploratorio, y fue necesario desarrollar un modelo termodinámico para la simulación y dimensionamiento de un sistema de refrigeración que funcione con energía solar fotovoltaica, comparar el redimiendo del sistema de refrigeración solar usando distintos refrigerantes naturales con el refrigerante R134a y analizar la viabilidad económica del sistema de refrigeración solar autónomo. Este estudio se realizó a unas condiciones de trabajo las cuales fueron Tcond de 35°C y 46°C, Tevap de -10°C y -32°C y una efectividad del IXH de 0.0 hasta 0.6; los resultados indicaron que de los tres refrigerantes analizados el R290 es el que mejor funcionamiento tuvo y puede usarse en aplicaciones de refrigeración solar autónoma de pequeña capacidad, el uso de un IXH como sistema de recuperación fue positivo para todos los refrigerantes usados menos para el R 717 donde es preferible no usar el IXH debido a que disminuye su rendimiento, por último se puede decir que es económicamente viable a partir del año 10 el uso de un VCRS con R290 con un solo día de almacenamiento de batería, puesto que si se aumentan los días de almacenamiento se eleva el costo del sistema haciéndose inviable para su aplicación.The present Master's thesis, entitled "Technical-Economic Evaluation of an Autonomous Solar Refrigerator Using Natural Refrigerants", aims to compare the performance of three environmentally friendly refrigerants - R600a, R290, and R717 - with R134a by analyzing the COP, the energy consumption using a heat exchanger as a recovery system and by varying its effectiveness. The methodology used was qualitative and quantitative with an exploratory focus. It was necessary to develop a thermodynamic model for the simulation and sizing of a refrigeration system powered by photovoltaic solar energy, to compare the performance of the solar refrigeration system using different natural refrigerants with R134a and to analyze the economic viability of the autonomous solar refrigeration system. This study was carried out under the following working conditions 35°C and 46°C condenser temperature, -10°C and -32°C evaporator temperature, and heat exchanger efficiency varying from 0.0 to 0.6. The results showed that of the three refrigerants analyzed, R290 gave the best performance. It can be used in small-capacity stand-alone solar cooling applications. Using a heat exchanger as a recovery system benefited all refrigerants except R717, where it is preferable not to use the heat exchanger as it reduces the performance. Finally, it can be concluded that using a vapor compression refrigeration system (VCRS) with R290 becomes economically viable after the 10th year with only one day of battery storage. Increasing the number of days of storage increases the cost of the system and makes it impractical to use.Lista de figuras 9—lista de tablas 10 Capítulo 1: Introducción 12--Planteamiento del problema 14--Justificación 17--Objetivos 19 Diseño metodológico 20--Organización del documento 21--Capítulo 2: Estado del arte 22--Sistema de refrigeración 25--Refrigeración Solar 26--Tendencia en Refrigerantes en los VCRS 29--Avances en refrigeradores domésticos y congeladores 31--Capítulo 3 Metodología 32--Descripción del sistema y consideraciones 32--Balances de energía 35-- Ecuaciones para el dimensionamiento del evaporador y condensador 37--Ecuaciones para el dimensionamiento del sistema solar fotovoltaico autónomo 39--Disponibilidad del recurso solar 39--Demanda energética 40--Dimensionamiento del sistema solar 40-- Dimensionamiento del sistema de acumulación 44--Dimensionamiento del regulador MPPT 47--Ecuaciones para el estudio económico 48--Capítulo 4: Resultados y discusión 51--Validación del modelo 51--Estudio de sensibilidad 56--Efecto de la Temperatura de evaporación, condensación y la efectividad del IHX sobre el COP 56--Efecto de la Temperatura de evaporación, condensación y la efectividad del IHX sobre el consumo de energía del compresor 62--Efecto de la Temperatura de evaporación, condensación y la efectividad del IHX sobre el caudal másico (ṁ) 65--Efecto de la Temperatura de evaporación, condensación y la efectividad del IHX sobre las temperaturas en el compresor y a la salida del IHX. 68--Consumo de energía para el sistema solar fotovoltaico 71--Dimensionamiento del sistema solar fotovoltaico 73--Dimensionamiento del generador fotovoltaico 73--Dimensionamiento del sistema de acumulación 75--Estimación del UA del evaporador y condensador 76--Análisis económico 79--Capítulo 5: Conclusiones y recomendaciones 82--Conclusiones 82--Recomendaciones 84--Publicaciones 84--Referencias 84Magíster en Eficiencia Energética y Energía RenovableMaestría95 Hojasapplication/pdfspaCorporacion Universidad de la CostaEnergiaBarranquilla, ColombiaMaestría en Eficiencia Energética y Energía RenovableEvaluación técnico-económica de un refrigerador solar autónomo usando refrigerantes naturalesTrabajo de grado - MaestríaTextinfo:eu-repo/semantics/masterThesishttp://purl.org/redcol/resource_type/TMinfo:eu-repo/semantics/acceptedVersionAir-e. 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