El documento presenta los resultados del análisis energético de un sistema híbrido de climatización en hoteles cubanos. Se calculó un sistema de climatización por absorción asistido con energía solar interconectado en serie con un sistema de compresión de vapor existente. Los resultados demuestran que el uso de estos sistemas puede reducir el consumo de energía eléctrica y el impacto ambiental al complementar el sistema centralizado de climatización.
El documento describe un proyecto realizado por el Grupo de Estudios sobre Energía para analizar los sistemas energéticos industriales y lograr un uso más eficiente de la energía y menor emisión de contaminantes. El proyecto se enfoca en la eficiencia energética y emisiones de combustión. Se realizaron auditorías energéticas en empresas para identificar oportunidades de ahorro, como mejorar la eficiencia de generadores de vapor, hornos, sistemas de aislamiento y recuperación de energía. El objetivo final es proponer medidas té
Multi mode analysis of a co2-based in a power cycleJefferson Chela
Este documento estudia el uso del dióxido de carbono (CO2) como refrigerante en ciclos de potencia y sus aplicaciones. Se discuten varios ciclos que usan CO2 como refrigerante principal, incluidos ciclos en cascada con amoníaco y sistemas compactos. También analiza el uso de CO2 en bombas de calor y sistemas de refrigeración comercial e industrial. Finalmente, examina la aplicación del CO2 en turbinas de gas y microturbinas para generación distribuida de energía.
Investigacion del costo del kw generado cte termobarranquillaAngie Salas Ibarra
La investigación analizará el costo de producción de kW de energía con diferentes niveles de potencia de la planta Termobarranquilla que utiliza un sistema de cogeneración compuesto por una turbina de gas y una turbina de vapor. Se calcularán los indicadores técnicos y económicos para cada nivel de potencia y se comparará el costo de producción con el precio del mercado. Se recopilará información, se analizarán los parámetros de operación y se calcularán los índices para generar curvas y modelos matemáticos que m
El documento evalúa energéticamente dos sistemas de cogeneración para la industria azucarera: 1) el sistema actual con turbina de vapor y 2) un sistema propuesto con ciclo combinado y gasificación del bagazo. Describe los componentes y ecuaciones termodinámicas para el análisis de ambos sistemas. Luego comparará los parámetros energéticos para verificar si el sistema propuesto es más eficiente.
Los intercambiadores de calor son dispositivos cuya función es transferir el calor de un fluido a otro de menor temperatura. La transferencia de calor se produce a través de una placa metálica o tubo que favorezca el intercambio entre fluidos sin que estos se mezclen. En este artículo veremos los distintos tipos de flujos que pueden tener los fluidos a través de estos dispositivos para favorecer la trasmisión de calor así como las aplicaciones en la industria y concretamente en el sector naval.
Este documento trata sobre la relación entre el agua y la energía, con un enfoque en el papel de las centrales nucleares. Explica cómo el agua es esencial tanto para la producción de energía como para la gestión del agua, y cómo las centrales nucleares utilizan el agua de mar o de ríos como refrigerante en un circuito abierto o cerrado. También analiza las perspectivas futuras de la integración de las políticas energética e hídrica y la situación actual de la energía nuclear a nivel mundial y en España.
Eficiencia Energética en el marco de Proyectos de Reducción de GEIProgeauchile
Este documento presenta información sobre eficiencia energética en el marco de proyectos de reducción de gases de efecto invernadero. Define eficiencia energética, revisa ejemplos de proyectos en sectores como transporte e industria, describe cómo determinar el potencial de reducción de emisiones de un proyecto, y analiza casos reales de proyectos y sus reducciones estimadas.
ALTERNATIVAS DE PRODUCCIÓN DE AGUA CALIENTE SANITARIA ENyamile diaz torres
El documento presenta un estudio comparativo de alternativas para la producción de agua caliente sanitaria en instalaciones hoteleras con sistemas de climatización centralizada. Se evalúan tres alternativas de calentamiento auxiliar: resistencias eléctricas, calentador a gas y colectores solares. Los resultados muestran que aunque los colectores solares son la mejor opción energética y ambiental, su alto costo de inversión y tiempo de recuperación no lo hacen atractivo. La alternativa con menor costo de ciclo de vida es el calent
El documento describe un proyecto realizado por el Grupo de Estudios sobre Energía para analizar los sistemas energéticos industriales y lograr un uso más eficiente de la energía y menor emisión de contaminantes. El proyecto se enfoca en la eficiencia energética y emisiones de combustión. Se realizaron auditorías energéticas en empresas para identificar oportunidades de ahorro, como mejorar la eficiencia de generadores de vapor, hornos, sistemas de aislamiento y recuperación de energía. El objetivo final es proponer medidas té
Multi mode analysis of a co2-based in a power cycleJefferson Chela
Este documento estudia el uso del dióxido de carbono (CO2) como refrigerante en ciclos de potencia y sus aplicaciones. Se discuten varios ciclos que usan CO2 como refrigerante principal, incluidos ciclos en cascada con amoníaco y sistemas compactos. También analiza el uso de CO2 en bombas de calor y sistemas de refrigeración comercial e industrial. Finalmente, examina la aplicación del CO2 en turbinas de gas y microturbinas para generación distribuida de energía.
Investigacion del costo del kw generado cte termobarranquillaAngie Salas Ibarra
La investigación analizará el costo de producción de kW de energía con diferentes niveles de potencia de la planta Termobarranquilla que utiliza un sistema de cogeneración compuesto por una turbina de gas y una turbina de vapor. Se calcularán los indicadores técnicos y económicos para cada nivel de potencia y se comparará el costo de producción con el precio del mercado. Se recopilará información, se analizarán los parámetros de operación y se calcularán los índices para generar curvas y modelos matemáticos que m
El documento evalúa energéticamente dos sistemas de cogeneración para la industria azucarera: 1) el sistema actual con turbina de vapor y 2) un sistema propuesto con ciclo combinado y gasificación del bagazo. Describe los componentes y ecuaciones termodinámicas para el análisis de ambos sistemas. Luego comparará los parámetros energéticos para verificar si el sistema propuesto es más eficiente.
Los intercambiadores de calor son dispositivos cuya función es transferir el calor de un fluido a otro de menor temperatura. La transferencia de calor se produce a través de una placa metálica o tubo que favorezca el intercambio entre fluidos sin que estos se mezclen. En este artículo veremos los distintos tipos de flujos que pueden tener los fluidos a través de estos dispositivos para favorecer la trasmisión de calor así como las aplicaciones en la industria y concretamente en el sector naval.
Este documento trata sobre la relación entre el agua y la energía, con un enfoque en el papel de las centrales nucleares. Explica cómo el agua es esencial tanto para la producción de energía como para la gestión del agua, y cómo las centrales nucleares utilizan el agua de mar o de ríos como refrigerante en un circuito abierto o cerrado. También analiza las perspectivas futuras de la integración de las políticas energética e hídrica y la situación actual de la energía nuclear a nivel mundial y en España.
Eficiencia Energética en el marco de Proyectos de Reducción de GEIProgeauchile
Este documento presenta información sobre eficiencia energética en el marco de proyectos de reducción de gases de efecto invernadero. Define eficiencia energética, revisa ejemplos de proyectos en sectores como transporte e industria, describe cómo determinar el potencial de reducción de emisiones de un proyecto, y analiza casos reales de proyectos y sus reducciones estimadas.
ALTERNATIVAS DE PRODUCCIÓN DE AGUA CALIENTE SANITARIA ENyamile diaz torres
El documento presenta un estudio comparativo de alternativas para la producción de agua caliente sanitaria en instalaciones hoteleras con sistemas de climatización centralizada. Se evalúan tres alternativas de calentamiento auxiliar: resistencias eléctricas, calentador a gas y colectores solares. Los resultados muestran que aunque los colectores solares son la mejor opción energética y ambiental, su alto costo de inversión y tiempo de recuperación no lo hacen atractivo. La alternativa con menor costo de ciclo de vida es el calent
Este documento trata sobre calderas y su eficiencia energética. Explica la clasificación de calderas, el balance energético en una caldera, cómo calcular el rendimiento de una caldera usando métodos directo e indirecto, y medidas para mejorar la eficiencia energética como ajustar la combustión, optimizar el aislamiento térmico y realizar mantenimiento preventivo.
El documento presenta los resultados de varias pruebas realizadas en una planta termoeléctrica ubicada en Paipa, Colombia que utiliza un sistema de recirculación de gases. Se incluyen los resultados clave de las pruebas como temperaturas, gases y consumos con el fin de determinar las ventajas y desventajas de este sistema para cargas menores a 150 MW. Finalmente, se concluye si este sistema beneficia o no a la planta, especialmente a la caldera y turbina de vapor, aunque también afecta a toda la planta en general.
Este documento presenta un ejemplo de cálculos termodinámicos para un sistema que utiliza vapor para generar energía eléctrica. El vapor pasa por cuatro etapas: 1) caldera donde se calienta, 2) turbogenerador donde se produce trabajo, 3) pasteurizador donde se enfría y condensa, 4) tanque donde se almacena el agua condensada antes de volver a la caldera. Se dan los datos iniciales y se explica cómo calcular el calor y trabajo en cada etapa usando tablas de propiedades del vapor y un formato
Este documento describe un procedimiento para optimizar el diseño de intercambiadores de calor de tubo y coraza utilizando el método de la colonia de hormigas. Se aplica el procedimiento a tres estudios de caso y se comparan los resultados con otros métodos de inteligencia artificial. El objetivo es minimizar el costo total del intercambiador optimizando parámetros geométricos como el diámetro y espaciamiento de los tubos para lograr un mejor desempeño térmico y menor costo.
Este documento describe el análisis térmico de un sistema de cogeneración de fuerza motriz y vapor para procesos de calefacción en la industria azucarera. Se analiza un ejemplo de una fábrica de azúcar que necesita 300,000 kg/h de vapor y 14,000 kW de energía eléctrica. Se determinan las características de la turbina de vapor y generador de vapor requeridos, incluyendo las condiciones de presión y temperatura. También se realizan balances energéticos y exergéticos para evaluar
El documento describe diferentes tipos de calderas, clasificándolas según su disposición de fluidos, presión de trabajo, combustible utilizado y riesgo. Explica las características de calderas humo tubulares horizontales y verticales, calderas acuotubulares de circulación natural y forzada, y detalla los componentes clave como el quemador.
Las centrales de ciclo combinado generan energía eléctrica en dos etapas. En la primera etapa, los gases producidos por la combustión en una turbina de gas se aprovechan para calentar agua y generar vapor en un generador de vapor. Este vapor mueve una turbina de vapor conectada a un generador eléctrico. Luego, los gases se usan para calentar más agua antes de ser descargados.
Este documento presenta una introducción a los intercambiadores de calor. Explica que los intercambiadores de calor son esenciales en la industria y que existen diferentes tipos, desde los más simples hasta los más complejos. También describe los mecanismos básicos de transferencia de calor, incluyendo conducción, convección y radiación. Finalmente, señala que una selección inteligente de equipos de transferencia de calor requiere entender las teorías subyacentes y considerar factores mecánicos, de fabricación y
Valoración de la mejora de los equipos de refrigeración del H.U.R.H al introducir paneles evaporativos a la entrada del aire de condensación.
Fernando J. Espí García. Hospital Universitario Río Ortega.
Este documento describe los beneficios y sistemas de cogeneración como una alternativa energética para la industria mexicana. Explica que la cogeneración permite la producción simultánea de electricidad y energía térmica, logrando ahorros significativos en el consumo de energía primaria. Describe los diferentes sistemas de cogeneración primaria que utilizan turbinas de contrapresión, turbinas con condensador o una combinación de ambas. Finalmente, señala algunas oportunidades para aplicar sistemas de cogeneración a
El documento describe varias alternativas de ahorro energético, incluyendo energía geotérmica, sistemas solares y fotovoltaicos. También discute la recuperación de agua de lluvia y formas de minimizar el impacto ambiental del uso de agua. El objetivo general es minimizar las emisiones de gases de efecto invernadero mediante el uso máximo de energías renovables y la reducción de la demanda a través de estrategias de bajo consumo.
El documento describe los diferentes tipos de sistemas de calefacción, incluyendo la fuente de energía, el fluido caloportador, y la red de conexión de las unidades terminales. Explica que la calefacción puede ser local o centralizada dependiendo del sistema, y que los sistemas centralizados pueden ser individuales o colectivos. También describe los diferentes tipos de calderas, bombas de calor, y sistemas de distribución del agua caliente.
Este documento describe los conceptos básicos del ciclo frigorífico, incluyendo (1) el flujo del refrigerante a través de las etapas de evaporación, compresión, condensación y expansión, (2) la representación del ciclo en diagramas T-s y p-h, y (3) factores como el refrigerante, curvas de presión de vapor y flujos de energía.
El documento describe el funcionamiento de una central eléctrica de ciclo combinado en Huinalá, México. Consta de 4 turbinas de gas que generan electricidad y 4 calderas de recuperación que aprovechan el calor residual de los gases de escape para generar vapor e impulsar una turbina de vapor adicional. En total, la planta tiene una capacidad instalada de 1,047.46 MW provenientes de 8 unidades generadoras que combinan procesos de turbina de gas y vapor para lograr una generación más eficiente.
El documento trata sobre diferentes temas relacionados con las energías renovables. Explica conceptos como la energía hidráulica, solar, eólica, biomasa, geotérmica y de las olas. Describe los componentes de una central hidroeléctrica, los diferentes tipos de turbinas y presas. También analiza cómo se aprovecha la energía solar a través de colectores, placas fotovoltaicas y campos de helióstatos.
La energía solar térmica aprovecha la energía del sol para producir calor que puede usarse para calentar agua u ofrecer apoyo a sistemas de calefacción convencionales. Existen dos tipos de sistemas para calentar agua: de circuito abierto, donde el agua pasa directamente por los colectores, y de circuito cerrado. Una instalación solar térmica típica incluye colectores, circuitos primario y secundario, intercambiador de calor, acumulador, vaso de expansión y tuber
Sistemas de Ahorro de Energía en Climatización de EdificiosCPIC
Este documento trata sobre sistemas de ahorro de energía en la climatización de edificios. Resume los conceptos clave como energía primaria, secundaria y final, y explica cómo mejorar la eficiencia energética a través de la aislamiento térmico del edificio, la reducción de la carga interna y el uso de sistemas y equipos de climatización eficientes. También cubre temas como el free cooling, la recuperación de calor, las bombas de calor y las celdas de combustible como opciones de bajo
Este documento presenta los conceptos básicos de la confiabilidad aplicada a sistemas, incluyendo la definición de componente, equipo y sistema. Explica los diferentes tipos de sistemas (serie y paralelo) y cómo calcular su confiabilidad. También introduce conceptos como el diagrama de Pareto y distribuciones de probabilidad comúnmente usadas en confiabilidad como la binomial y de Poisson.
El documento explica cómo crear y utilizar diagramas de causa-efecto (diagramas Ishikawa) y diagramas de Pareto. Los diagramas de causa-efecto identifican las posibles causas que contribuyen a un efecto observado, mientras que los diagramas de Pareto clasifican los problemas por frecuencia para identificar las causas principales.
Este documento trata sobre calderas y su eficiencia energética. Explica la clasificación de calderas, el balance energético en una caldera, cómo calcular el rendimiento de una caldera usando métodos directo e indirecto, y medidas para mejorar la eficiencia energética como ajustar la combustión, optimizar el aislamiento térmico y realizar mantenimiento preventivo.
El documento presenta los resultados de varias pruebas realizadas en una planta termoeléctrica ubicada en Paipa, Colombia que utiliza un sistema de recirculación de gases. Se incluyen los resultados clave de las pruebas como temperaturas, gases y consumos con el fin de determinar las ventajas y desventajas de este sistema para cargas menores a 150 MW. Finalmente, se concluye si este sistema beneficia o no a la planta, especialmente a la caldera y turbina de vapor, aunque también afecta a toda la planta en general.
Este documento presenta un ejemplo de cálculos termodinámicos para un sistema que utiliza vapor para generar energía eléctrica. El vapor pasa por cuatro etapas: 1) caldera donde se calienta, 2) turbogenerador donde se produce trabajo, 3) pasteurizador donde se enfría y condensa, 4) tanque donde se almacena el agua condensada antes de volver a la caldera. Se dan los datos iniciales y se explica cómo calcular el calor y trabajo en cada etapa usando tablas de propiedades del vapor y un formato
Este documento describe un procedimiento para optimizar el diseño de intercambiadores de calor de tubo y coraza utilizando el método de la colonia de hormigas. Se aplica el procedimiento a tres estudios de caso y se comparan los resultados con otros métodos de inteligencia artificial. El objetivo es minimizar el costo total del intercambiador optimizando parámetros geométricos como el diámetro y espaciamiento de los tubos para lograr un mejor desempeño térmico y menor costo.
Este documento describe el análisis térmico de un sistema de cogeneración de fuerza motriz y vapor para procesos de calefacción en la industria azucarera. Se analiza un ejemplo de una fábrica de azúcar que necesita 300,000 kg/h de vapor y 14,000 kW de energía eléctrica. Se determinan las características de la turbina de vapor y generador de vapor requeridos, incluyendo las condiciones de presión y temperatura. También se realizan balances energéticos y exergéticos para evaluar
El documento describe diferentes tipos de calderas, clasificándolas según su disposición de fluidos, presión de trabajo, combustible utilizado y riesgo. Explica las características de calderas humo tubulares horizontales y verticales, calderas acuotubulares de circulación natural y forzada, y detalla los componentes clave como el quemador.
Las centrales de ciclo combinado generan energía eléctrica en dos etapas. En la primera etapa, los gases producidos por la combustión en una turbina de gas se aprovechan para calentar agua y generar vapor en un generador de vapor. Este vapor mueve una turbina de vapor conectada a un generador eléctrico. Luego, los gases se usan para calentar más agua antes de ser descargados.
Este documento presenta una introducción a los intercambiadores de calor. Explica que los intercambiadores de calor son esenciales en la industria y que existen diferentes tipos, desde los más simples hasta los más complejos. También describe los mecanismos básicos de transferencia de calor, incluyendo conducción, convección y radiación. Finalmente, señala que una selección inteligente de equipos de transferencia de calor requiere entender las teorías subyacentes y considerar factores mecánicos, de fabricación y
Valoración de la mejora de los equipos de refrigeración del H.U.R.H al introducir paneles evaporativos a la entrada del aire de condensación.
Fernando J. Espí García. Hospital Universitario Río Ortega.
Este documento describe los beneficios y sistemas de cogeneración como una alternativa energética para la industria mexicana. Explica que la cogeneración permite la producción simultánea de electricidad y energía térmica, logrando ahorros significativos en el consumo de energía primaria. Describe los diferentes sistemas de cogeneración primaria que utilizan turbinas de contrapresión, turbinas con condensador o una combinación de ambas. Finalmente, señala algunas oportunidades para aplicar sistemas de cogeneración a
El documento describe varias alternativas de ahorro energético, incluyendo energía geotérmica, sistemas solares y fotovoltaicos. También discute la recuperación de agua de lluvia y formas de minimizar el impacto ambiental del uso de agua. El objetivo general es minimizar las emisiones de gases de efecto invernadero mediante el uso máximo de energías renovables y la reducción de la demanda a través de estrategias de bajo consumo.
El documento describe los diferentes tipos de sistemas de calefacción, incluyendo la fuente de energía, el fluido caloportador, y la red de conexión de las unidades terminales. Explica que la calefacción puede ser local o centralizada dependiendo del sistema, y que los sistemas centralizados pueden ser individuales o colectivos. También describe los diferentes tipos de calderas, bombas de calor, y sistemas de distribución del agua caliente.
Este documento describe los conceptos básicos del ciclo frigorífico, incluyendo (1) el flujo del refrigerante a través de las etapas de evaporación, compresión, condensación y expansión, (2) la representación del ciclo en diagramas T-s y p-h, y (3) factores como el refrigerante, curvas de presión de vapor y flujos de energía.
El documento describe el funcionamiento de una central eléctrica de ciclo combinado en Huinalá, México. Consta de 4 turbinas de gas que generan electricidad y 4 calderas de recuperación que aprovechan el calor residual de los gases de escape para generar vapor e impulsar una turbina de vapor adicional. En total, la planta tiene una capacidad instalada de 1,047.46 MW provenientes de 8 unidades generadoras que combinan procesos de turbina de gas y vapor para lograr una generación más eficiente.
El documento trata sobre diferentes temas relacionados con las energías renovables. Explica conceptos como la energía hidráulica, solar, eólica, biomasa, geotérmica y de las olas. Describe los componentes de una central hidroeléctrica, los diferentes tipos de turbinas y presas. También analiza cómo se aprovecha la energía solar a través de colectores, placas fotovoltaicas y campos de helióstatos.
La energía solar térmica aprovecha la energía del sol para producir calor que puede usarse para calentar agua u ofrecer apoyo a sistemas de calefacción convencionales. Existen dos tipos de sistemas para calentar agua: de circuito abierto, donde el agua pasa directamente por los colectores, y de circuito cerrado. Una instalación solar térmica típica incluye colectores, circuitos primario y secundario, intercambiador de calor, acumulador, vaso de expansión y tuber
Sistemas de Ahorro de Energía en Climatización de EdificiosCPIC
Este documento trata sobre sistemas de ahorro de energía en la climatización de edificios. Resume los conceptos clave como energía primaria, secundaria y final, y explica cómo mejorar la eficiencia energética a través de la aislamiento térmico del edificio, la reducción de la carga interna y el uso de sistemas y equipos de climatización eficientes. También cubre temas como el free cooling, la recuperación de calor, las bombas de calor y las celdas de combustible como opciones de bajo
Este documento presenta los conceptos básicos de la confiabilidad aplicada a sistemas, incluyendo la definición de componente, equipo y sistema. Explica los diferentes tipos de sistemas (serie y paralelo) y cómo calcular su confiabilidad. También introduce conceptos como el diagrama de Pareto y distribuciones de probabilidad comúnmente usadas en confiabilidad como la binomial y de Poisson.
El documento explica cómo crear y utilizar diagramas de causa-efecto (diagramas Ishikawa) y diagramas de Pareto. Los diagramas de causa-efecto identifican las posibles causas que contribuyen a un efecto observado, mientras que los diagramas de Pareto clasifican los problemas por frecuencia para identificar las causas principales.
El documento describe el diagrama de Pareto, un gráfico que ayuda a identificar los problemas más importantes y sus causas principales. Se usa para analizar los datos categóricos y encontrar unos pocos problemas vitales que contribuyen en gran medida a la problemática global. El diagrama ordena los problemas de mayor a menor frecuencia para enfocarse primero en resolver el problema principal.
El documento describe el proceso para construir y utilizar diagramas de Pareto. Explica que estos diagramas priorizan los factores o elementos que contribuyen en mayor medida a un efecto, dividiéndolos en "pocos vitales" y "muchos triviales". El proceso implica recopilar datos sobre los elementos y su contribución al efecto, ordenarlos de mayor a menor contribución, y representarlos gráficamente mediante barras y una línea que muestra el porcentaje acumulado para identificar qué elementos son los más importantes.
Este documento explica los pasos para construir un diagrama de Pareto. Un diagrama de Pareto es un gráfico que permite identificar los pocos factores más importantes que causan la mayoría de los problemas. El documento detalla 8 pasos: 1) identificar el problema, 2) identificar los factores, 3) definir el periodo de recolección de datos, 4) recolectar datos, 5) ordenar los datos, 6) calcular porcentajes, 7) calcular porcentajes acumulados, y 8) construir el diagrama. El diagrama permite enf
El documento resume la historia del análisis de Pareto y cómo construir un diagrama de Pareto. Wilfredo Pareto observó que el 20% de las personas controlaban el 80% de la riqueza en Italia. Joseph Juran aplicó esta observación a problemas de calidad. Un diagrama de Pareto ordena los factores por importancia y muestra gráficamente la relación 80/20 para ayudar a identificar las causas principales de un problema.
El diagrama de Pareto es un método gráfico que permite distinguir entre las causas principales y menos importantes de un problema, mostrando su importancia relativa de forma simple y visual. Se utiliza para identificar áreas de mejora en productos o servicios y establecer prioridades al buscar soluciones. Se construye ordenando los factores por frecuencia e incluyendo barras y ejes que muestran los porcentajes acumulados para identificar las causas más significativas.
Este documento presenta el proceso de resolución de conflictos a través del análisis de un problema específico: la disminución de consultas médicas en un centro de salud universitario. Se utilizan dos técnicas gráficas para analizar el problema - el diagrama de Ishikawa para identificar las posibles causas y el diagrama de Pareto para determinar las causas principales. Los resultados muestran que las causas humanas, como fallas en el archivo y conflictos universitarios, representan la mayor parte del problema y que una solución requ
El documento presenta un proyecto de sistema de refrigeración solar doméstico que consiste en una heladera por absorción y un sistema de colector solar cilíndrico-parabólico y tanque de almacenamiento. Se dimensionó el sistema para condiciones meteorológicas de la puna jujeña y se optimizó el almacenamiento de calor. El sistema produce refrigeración a través de un ciclo de absorción que usa amoníaco y agua, reemplazando el compresor con un absorbedor y generador. El área requerida
Refrigeración por Compresión de vapor y Método por absorción de amoniacoCristian Escalona
Este documento describe y compara dos métodos de refrigeración: refrigeración por compresión de vapor y refrigeración por absorción. La refrigeración por compresión de vapor funciona comprimiendo mecánicamente un refrigerante a través de un circuito cerrado para absorber calor en un evaporador y cederlo en un condensador. La refrigeración por absorción usa la capacidad de ciertas sustancias como el agua y el bromuro de litio para absorber otros refrigerantes como el amoniaco o el agua en fase de vapor. Ambos métodos tienen
Este documento ofrece una visión sintetizada de la climatización por absorción asistida por energía solar. Explica los fundamentos termodinámicos y características de los sistemas de absorción, los cuales usan el calor solar para ejecutar un ciclo cerrado que produce frío. También analiza los pares absorbente-refrigerante más comunes, el coeficiente de funcionamiento de diferentes configuraciones, y las barreras que impiden el crecimiento de esta tecnología de climatización solar.
Este documento describe los ciclos de potencia y refrigeración, incluyendo el ciclo de Rankine. El ciclo de Rankine es uno de los ciclos más simples y utilizados para producir trabajo a partir de un sistema cerrado, propuesto por William Rankine en la década de 1850. Consiste de cuatro etapas: una caldera, una turbina, una bomba y un condensador, que operan de forma isobárica o isentrópica. El ciclo de Rankine es menos eficiente que un ciclo de Carnot ideal debido a las limitaciones
Este documento resume un estudio sobre el análisis de la primera ley de la termodinámica en un ciclo de refrigeración por compresión de vapor. Los estudiantes realizaron pruebas experimentales variando la potencia de refrigeración y midieron parámetros como presiones, temperaturas y flujos de masa. Luego usaron la primera ley de la termodinámica y balances de energía para analizar cada componente del ciclo y el ciclo completo. Los resultados mostraron que el ciclo cumple la primera ley pero que debido a
Este documento describe varios métodos para producir hidrógeno a partir de energía solar, incluyendo procesos fotoquímicos, electroquímicos y termoquímicos. Se centra en la electrólisis a alta temperatura del vapor de agua y los métodos termoquímicos, que usan la radiación solar concentrada de alta temperatura para llevar a cabo reacciones endotérmicas. También analiza los sistemas de concentración solar, como centrales de torre y discos parabólicos, necesarios para alcanzar
Este documento trata sobre la eficiencia energética en sistemas de refrigeración. Explica los balances energéticos en el evaporador, compresor y condensador. También define los coeficientes de eficiencia energética como el EER y COP. Finalmente, cubre temas como la relación de compresión, el rendimiento volumétrico, el etiquetado de eficiencia energética y un ejemplo de los datos que se muestran en una etiqueta.
Este documento presenta información sobre diferentes fuentes y métodos de generación de energía eléctrica, incluyendo centrales térmicas, nucleares, eólicas y de ciclo combinado. También discute las normas para ahorrar energía en el hogar y el futuro de las energías renovables para mitigar el cambio climático. El autor concluye que es importante comprender de dónde proviene la energía que usamos y que debemos trabajar juntos para asegurar un futuro sostenible.
El documento describe un sistema de aire acondicionado solar asistido por energía solar y gas natural para climatizar un conjunto de viviendas en Mexicali, México. El sistema consta de colectores solares, un tanque de almacenamiento, una torre de enfriamiento y una unidad de absorción LiBr-H2O de 35.2 kW. La simulación en TRNSYS muestra que el sistema puede proporcionar condiciones de confort entre 24-31°C utilizando 287 m2 de colectores solares que aportan el 90% de la energía requerida
Se presenta una investigación experimental de un acondicionador de aire enfriado por agua que utiliza páneles elaborados con celulosa como material de empaque en torres de enfriamiento de agua.
Este documento presenta un estudio experimental de un aire acondicionado residencial de alta eficiencia refrigerado por agua que utiliza almohadillas de celulosa como material de relleno en la torre de enfriamiento. El estudio analiza las características de transferencia de calor y masa de las almohadillas de celulosa y realiza pruebas experimentales del sistema, encontrando que el COP aumenta significativamente en comparación con sistemas convencionales.
Este documento presenta información sobre varios temas relacionados con la ingeniería y la construcción, incluyendo inteligencia artificial, ciudades inteligentes, tomografía eléctrica y energía eólica. Contiene artículos sobre Lean Construction, el canal de Panamá, calzadas romanas y otros temas. El documento proporciona detalles sobre un estudio de caso de una instalación de refrigeración por eyección de vapor, incluyendo el análisis del comportamiento del refrigerante en diferentes componentes del sistema.
Este documento trata sobre las bombas de calor, incluyendo su funcionamiento, principios termodinámicos, ciclos, tipos y eficiencia. En resumen, las bombas de calor son dispositivos termodinámicos que transfieren calor de una fuente fría a una caliente mediante un ciclo cerrado de refrigerante, proporcionando una eficiente forma de calefacción y refrigeración. Operan en ciclos que involucran un compresor, condensador, válvula de expansión y evaporador. Su eficiencia se mide
Este documento describe los sistemas de energía solar térmica, incluyendo sus componentes principales como colectores solares, estanques de acumulación y tipos de sistemas como termosifón y forzado. También discute la geotermia y las bombas de calor, destacando sus usos para calefacción y agua caliente. Hace proyecciones sobre los ahorros potenciales de instalar sistemas solares térmicos en las 1.2 millones de viviendas sociales en Chile.
Este documento describe los paneles solares térmicos. Explica que se usan principalmente para calentar agua y que su uso se ha incrementado en Europa a una tasa anual del 15%. Describe los componentes básicos de un panel solar térmico y cómo funciona para absorber la radiación solar y transferir ese calor a un fluido que luego calienta el agua.
El documento describe la importancia de los sistemas de climatización y ventilación mecánica en los edificios y su alto consumo de energía. Explica que es necesario desarrollar equipos más eficientes que utilicen energías renovables para reducir los costos y la huella de carbono. Además, presenta conceptos clave sobre el cálculo de carga térmica, ventilación, confort térmico y diferentes tecnologías como recuperación de energía para mejorar la eficiencia energética en la climatización de edificios.
Este informe describe las pruebas realizadas en un laboratorio universitario sobre una bomba de calor mecánica. Se midieron parámetros como caudales, temperaturas, presiones y potencia del compresor bajo diferentes condiciones. Los resultados muestran que el coeficiente de rendimiento varía en función del efecto refrigerante, grado de sobrecalentamiento y subenfriamiento.
DISEÑO, CONSTRUCCION Y EVALUACION DE UN SISTEMA SOLAR HIBRIDO FOTOVOLTAICO/ TÉRMICO PARA AUMENTAR LA EFICIENCIA DE UN PANEL SOLAR
Bach. Oswaldo E. Hancco Apaza
Lic. Raúl Luque Alvarez
Lic. Alberto Montoya Portugal
Mcs. Ernesto Palo Tejada
Mcs. Miguel Vizcardo Cornejo
Este documento presenta un procedimiento de optimización basado en programación matemática para resolver el problema de integrar ciclos Rankine orgánicos (CROs) con procesos industriales. El procedimiento involucra el desarrollo de un modelo matemático que representa una superestructura con múltiples etapas de intercambio de calor entre las redes de intercambio de calor y los CROs. El modelo minimiza el costo total anual del sistema integrado. La aplicación del procedimiento se ilustra con tres ejemplos, encontrando
El documento presenta información sobre diferentes tipos de centrales eléctricas (térmica, nuclear, eólica, de ciclo combinado), explicando brevemente su funcionamiento. También incluye consejos para ahorrar energía en el hogar, detalles sobre el Protocolo de Kioto para reducir emisiones contaminantes y una opinión personal a favor de las medidas del protocolo para proteger el medio ambiente.
Similar a Análisis energético de un sistema híbrido de producción de frío (20)
Análisis energético de un sistema híbrido de producción de frío
1. Ingeniería Energética Vol. XXXVI, 1/2015, p.38-49, Enero /Abril ISSN 1815 - 5901
Análisis energético de un sistema híbrido de producción de frío
Energy analysis of a hybrid air conditioning system
Yamile -Díaz Torres
José Pedro -Monteagudo Yanes
Debrayan- Bravo Hidalgo
Recibido: febrero de 2014
Aprobado: septiembre de 2014
Resumen/ Abstract
El artículo presenta los resultados del análisis energético de un sistema híbrido de climatización en
los hoteles cubanos. Se efectuó el cálculo de una instalación de climatización por absorción
asistido con energía solar, interconectada en serie con un sistema de compresión de vapor
existente. El procedimiento de cálculo se desarrolló bajo los principios termodinámicos que rigen
esta tecnología y con la ayuda de herramientas matemáticas. Se emplearon metodologías de
cálculo como el método de las curvas f-chart para la contribución solar. Se utilizó información
estadística de datos meteorológicos y energéticos de un caso de estudio en el Hotel Gran Caribe
Jagua de la provincia de Cienfuegos, Cuba. Los resultados demuestran que la utilización de estos
sistemas, complementando el sistema centralizado de climatización por agua helada (chiller),
constituye una alternativa para reducir el consumo de energía eléctrica y el posible impacto
ambiental directo e indirecto.
Palabras clave: climatización por absorción, chiller, refrigeración solar.
The article presents the results of the energy analysis of a hybrid air conditioning system in Cuban
hotels. Calculating an air conditioning system for solar assisted interconnected in series with a
compression system under existing steam thermodynamic principles’ governing this technology and
the help of mathematical tools absorption was made. Calculation methodologies as the method of
curves f -chart for solar contribution were employed, using statistical weather data and energy data
of the case study Gran Caribe Jagua of Cienfuegos, Cuba. The results demonstrate that the use of
these systems, complementing the central chilled water for air conditioning (chiller) system is an
alternative to reduce energy consumption and the potential direct and indirect environmental
impact.
Key words: absorption cooling, chiller, solar cooling.
INTRODUCCIÓN
La creciente presión de la demanda de energía, el cambio climático como resultado de las
emisiones de gases de efecto invernadero (GEI) así como el aumento de los precios de los
combustibles son los principales impulsores de los esfuerzos para incrementar el uso de diversas
fuentes de energía renovable. Las tecnologías renovables son fuentes de energía limpia. Su uso
APLICACIONES INDUSTRIALES
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Yamile Díaz Torres y otros
Ingeniería Energética Vol. XXXVI, 1/2015 p.38-49, Enero /Abril ISSN 1815 - 5901
minimiza el impacto ambiental, reduce los residuos secundarios, y esos recursos son sostenibles
en base a las necesidades sociales- económicas actuales y futuras [1].
La energía solar es la fuente más abundante de energía renovable. Cada segundo el sol irradia en
todas direcciones del espacio una energía de 4·1026
J; y aproximadamente, 1,8 × 1014
kW de
potencia es absorbida por la tierra. Las formas primarias de la energía solar son el calor y la luz y
las mismas se transforman y se absorben por el medio ambiente en gran variedad de formas .Una
de las aplicaciones de la energía solar es el sistema de refrigeración solar. Este representa una
alternativa atractiva frente al creciente uso de acondicionadores de aire de compresión mecánica
de vapor en edificaciones y sus ventajas están en la reducción del consumo de energía eléctrica, la
disminución la emisión de GEI. Además, reduce los daños a la capa de ozono por la sustitución de
los cloro fluorocarbonos (CFCs) [2].
Los sistemas de mayor predominio, son los de bromuro de litio-agua (LiBr-H2O) y los de amoniaco-
agua (NH3-H2O) [3]. Estudios realizados sobre la base los resultados de la Solar Heating & Coling
Programme International Energy Agency, han demostrado que el número estimado de
instalaciones en todo el mundo eran alrededor de 600 en el año 2010 [4].
En países como Cuba, donde la temperatura máxima oscila alrededor de 30o
C y las radiaciones
solares promedio son de 5 kWh/m2
día, resulta necesario el uso prolongado de sistemas de aire
acondicionado para alcanzar una temperatura de confort, es también una oportunidad para el
desarrollo de la climatización por absorción. El objetivo del presente trabajo es realizar el
dimensionamiento y análisis energético de un sistema de enfriamiento termosolar por absorción de
LiBr-H2O en una configuración en serie con un sistema convencional de generación de frío, para
ser utilizado en una instalación hotelera.
SISTEMA DE CLIMATIZACIÓN SOLAR
Una instalación típica de climatización solar consta del campo de captadores solares, depósito de
acumulación térmica, unidad de control, tuberías, bombas y una máquina enfriadora accionada
térmicamente. Las enfriadoras son el núcleo de la instalación, si los captadores solares suministran
la energía de entrada necesaria (agua caliente), las enfriadoras son las máquinas que capaces de
producir agua fría. La enfriadora de absorción está compuesto por 4 circuitos (intercambiadores de
calor) principales como se muestra en la figura 1, E evaporador, C condensador, G generador, A
absorbedor
.
Fig. 1. Esquema general de circulación de una máquina de absorción de simple efecto.
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El fluido caliente proveniente del campo de colectores solares produce la ebullición de la solución
de LiBr-H2O y posteriormente conduce el vapor de agua generado (refrigerante) hacia el
condensador. En el condensador, el vapor es enfriado y condensado por el agua de la torre con
temperatura de entre 24 y 31 °C. La torre extrae el calor tanto del condensador como del
absorbedor. El refrigerante condensado, es dirigido en forma líquida al evaporador a través de una
válvula de expansión que mantiene la baja presión en la sección del evaporador y absorbedor, lo
que provoca que el agua evapore a baja temperatura.
Por otro lado, la corriente de agua a enfriar entra al evaporador a temperatura entre 6 y 12 °C, lo
que constituye un gradiente de temperatura suficiente para evaporar el refrigerante procedente del
condensador; a la vez que se provoca el enfriamiento de la corriente de agua que pasa por el
evaporador. De forma simultánea, la solución en el absorbedor procedente del generador atrapa el
vapor de agua y se obtiene una solución diluida de LiBr-H2O que es llevada por medio de una
bomba al generador. Posteriormente pasa a través de un intercambiador de calor que tiene la
función de enfriar la solución procedente del generador y calentar la solución que va hacia el
generador, con lo que se obtiene una integración energética interna. Finalmente, la solución diluida
llega al generador para iniciar de nuevo el ciclo.
El modelo para el ciclo de absorción del sistema de refrigeración se basa en el propuesto por
Herold ; et al [5], el cual consiste de un ciclo de una etapa, bajo las siguientes consideraciones:
• El sistema opera en régimen estacionario.
• Las corrientes de salida del absorbedor, generador, condensador y evaporador están en
condiciones de saturación.
• No se consideran pérdidas o ganancias de calor a través de los diferentes componentes
del sistema y de los conductos.
• No se consideran las pérdidas de presión a lo largo los conductos ni en otros componentes
del sistema.
• El proceso en las válvulas se considera isoentálpico
• Se desprecia el trabajo de la bomba, el cual representa menos del 10 % de la energía de
entrada.
El funcionamiento genera demandas o cargas energéticas en cada uno de los circuitos, las cuales
se pueden evaluar mediante la ecuación (1).
)(** tCpmQ ∆= (1)
Donde: Q es la potencia térmica o demanda térmica en dependencia del circuito a analizar (kW), ṁ
el flujo másico, equivalente a la multiplicación del caudal volumétrico del fluido que circula en cada
circuito por la densidad del fluido a temperatura media de entrada y salida (kg/s); Cp es la
capacidad calorífica del agua a la temperatura media entre la entrada y la salida en el circuito
(kJ/kg K); ∆t es la diferencia de temperatura de entrada y salida en cada intercambiador (o
C)
El rendimiento del equipo de absorción se determina a través del coeficiente de funcionamiento
(COP), el cual se calcula a través de la relación entre la energía de interés para el usuario, ya sea
calor o frío, y la energía requerida para el accionamiento del ciclo (p.u). El rendimiento a plena
carga se puede evaluar con la ecuación (2).
G
E
Q
Q
COP = (2)
Donde: QE es la demanda térmica en el evaporador y QG potencia térmica de entrada en el
generador. La eficiencia de los ciclos de refrigeración por absorción operados con energía solar
depende básicamente de la eficiencia de los colectores solares y el rendimiento del sistema de
climatización por absorción utilizado. La energía solar útil absorbida en los colectores Qu, ecuación
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(3), es transferida al tanque de almacenamiento de agua caliente, desde donde se bombea el fluido
térmico al generador, equivalente a la energía de entrada del sistema kW.
)(** tetsCpmQu −= (3)
Donde ṁ es el flujo másico en el campo de captación solar, y ts, te son temperaturas de entrada y
salida del circuito (o
C)
La capacidad de conversión de la energía solar a calor en un colector de tubos al vacío
considerando el comportamiento del calor útil por unidad de tiempo se calcula por la ecuación (4).
dtdtGtAdtQu
t
t
t
t
t
t
∫∫=∫
1
1
2
1
2
1
** η (4)
Donde: Gt es la radiación solar incidente por unidad de área (W/m2
),AC representa la superficie
efectiva de captación de radiación solar del campo de colectores (m2
) y η es la eficiencia del
colector solar (%). La eficiencia del colector se puede expresar en términos de la eficiencia óptica y
las pérdidas de calor al ambiente, se calcula por la ecuación (5).
( )( ) ( )
t
ambm
ambm
G
tt
ttccc
−
−−−= **210η (5)
Donde: c0 es el rendimiento óptico del colector: c1 y c2 son los coeficientes de pérdidas lineal y
cuadrático de colector (W/K*m2
), (W/K2
*m2
);tm es la temperatura media del fluido (K) y tamb la
temperatura ambiente (K). Igualando las ecuaciones (3) y (4), se obtiene la ecuación (6), para
determinar el comportamiento dinámico del campo de colectores solares:
[ ])(**
100
2
*
2
*
**0
2
210
tetsCpm
Gt
t
tste
c
Gt
t
tste
cc
AcGt c
ambamb
−−
−
+
−
−
+
−
=
(6)
El total de colectores necesarios del sistema de captación solar, se determina mediante el cálculo
de la cobertura solar (f-Chart), es un procedimiento de cálculo iterativo que permite obtener una
cobertura adecuada de volumen de acumulación por área de captación. Es un proceso de cálculo
suficientemente exacto para estimaciones que superan intervalo de tiempo semanal [6]. La fracción
solar anual f está definida como la razón entre la suma de las contribuciones mensuales del
calentamiento solar y la demanda anual de energía que sería necesaria para proveer el mismo
nivel de comodidad. Está dada por la ecuación (7).
( )2
1
2
2
2
121 *0215.0*0018.0*245.0*065.0*029.1 DDDDDf ++−−= (7)
Los parámetros adimensionales D1 y D2 expresan la relación entre la energía absorbida por los
captadores (EA mes) y la demanda de energía mensual (DE mes) y la relación entre la energía
perdida por el captador (EP mes) y la demanda mensual de energía del edificio (DE mes).
El rendimiento del sistema de refrigeración solar (COPs) está dado por el rendimiento del ciclo de
refrigeración (COP) multiplicado por el rendimiento del conversor solar (η), ecuación (8).
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η*COPCOPS = (8)
Sistema mixto de producción de frío
En la literatura se reportan diversas estrategias de operación en los sistemas de climatización por
agua helada. Varios autores [7-8], indican que no existe una variante absoluta para la operación
eficiente de los chillers. Depende de las características de la instalación, el equipamiento; variables
climatológicas y parámetros de operación que garanticen la seguridad y la vida útil del chiller y el
mantenimiento de las condiciones de confort [9]. En este artículo se propone una configuración en
serie de una máquina de absorción ubicado ‘aguas arriba’, con una máquina de compresión de
vapor emplazado ‘aguas abajo’, figura 2. Ambos tienen similar caudal de agua helada y
temperatura de suministro escalonada. La configuración en serie presenta la ventaja de reportar
una economía de funcionamiento, puesto que el chiller que se encuentra ‘aguas abajo’ puede
funcionar a una temperatura de aspiración más alta y requerirá menos potencia, pero presenta la
desventaja del incremento del costo de bombeo y el número de chillers conectados en serie está
limitado por las excesivas caídas de presión [10], sugiriéndose que este no exceda el total de dos.
Fig. 2. Esquema de conexión del chiller de absorción asistido por energía solar con el máquina de
compresión de vapor existente.
El incremento de la capacidad de enfriamiento de la máquina de absorción estará sujeto a las
condiciones ambientales. En el esquema se incluye el uso del agua caliente sanitaria (ACS) como
un valor agregado, frente al sistema de apoyo de ACS actual (caldera de gas 102 kW), por el
volumen de agua caliente disponible proveniente del campo solar, cuando el chiller de absorción
deje de funcionar. La variación del consumo de potencia de la máquina de compresión de vapor se
puede determinar mediante el modelo NG – Gordon, ecuación (9), [11]. Este modelo desarrollado
en 1995, relaciona el COP con variables comúnmente medibles:
( )
incondincond
retornoincondretorno
incond
retorno
T
Qch
COPa
QchT
TT
a
Qch
T
a
T
T
COP
*)1
1
(
3
*
**1*1
1
21
+
+
−
+=−
+
(9)
Donde: Tretorno es la temperatura de retorno de agua helada (o
C), Tin cond es la temperatura a la
salida de condensador (o
C), Qch es la carga del evaporador (kW) y los parámetros a1 a2, a3.
Considerando además que el COP es la relación por cociente entre la carga térmica (Qch) y el
consumo del compresor (E, kW). Se sustituye el mismo en la ecuación (9), determinándose en la
ecuación (10), la variación de potencia para distintos valores de temperatura, y capacidad de
enfriamiento:
( )( ) QchtttattaQchaTQchE incondretornoincondincondretornoretorno *)(2)**(* 13 +−+=−+ (10)
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Datos meteorológicos de la región
Las condiciones meteorológicas de radiación y temperatura de la región de Cienfuegos donde está
enclavado el caso de estudio, son las que se muestran en la figura 3. Reflejando que existe un
comportamiento favorable de las variables meteorológicas que más inciden en la implementación
de un sistema de frío solar.
Fig. 3. Condiciones climatológicas de la región de Cienfuegos a, promedio de radiaciones solares; b:
promedio de temperatura. Tomado del centro meteorológico de Cienfuegos 2011.
ESTUDIO DE CASO EN INSTALACIÓN HOTELERA
El Hotel Gran Caribe Jagua, ubicado al extremo sur de la ciudad de Cienfuegos, Cuba,
dispone de 149 habitaciones. Es un hotel mayormente de tránsito, con nexo favorable con
otras importantes regiones turísticas. En los últimos tres años este hotel incrementó el
número de visitantes, y sus consumos de electricidad anual, oscilando entre 1 612 080
kWh/año y 1 723 114 kWh/año. Igualmente, el consumo de gas manufacturado GLP para
ACS es alrededor de 53 953 l/año .La electricidad constituye el 93.88 % del consumo total de
los portadores energéticos, siendo el mayor consumo por concepto de climatización con un
55.83 %, de este valor el 70 % corresponden a las enfriadoras. Ver figura 4.
El hotel utiliza dos unidades enfriadoras de agua: CHAWT-1402-AT-B-P-RC-100 R-22, con las
siguientes características: capacidad de enfriamiento (cada una) de 404 kW. (115 TR); caudal de
agua helada 70 m
3
/h; temperatura de suministro de agua helada/temperatura de retorno: 11/6 ºC.
Las características de ocupación del hotel permiten utilizar una sola enfriadora en el horario
comprendido entre las 8.00 a.m. y las 4.00 p.m., con temperatura de salida de agua helada (set
point) 9 ºC. Además se utilizan dos set points diferentes para cada temporada: en verano con 8/9
ºC y en invierno con 9/10 ºC, [12]. Por esta razón, conviene utilizar el esquema mostrado en la
figura 2. El mismo estará compuesto por: el sistema de energía solar térmica, sistema de
producción de frío y el sistema de disipación de calor. De ellos, se muestra el cálculo de los dos
primeros.
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a) b)
Fig. 4. Diagrama de Pareto. Estratificación de los consumos eléctricos a) por sistemas b) clima
centralizado.
Sistema de producción de frío
El sistema de producción de frio está compuesto por una unidad enfriadora: Chiller de absorción de
simple efecto (Agua-BrLi) Carrier-Sanyo 16 LJ-14, diseñado para proporcionar agua helada a partir
de fuentes de calor solar. Sus principales características son: capacidad nominal de refrigeración:
475 kW (135,15 ton), caudal de agua helada: 20,4 l/s, caudal de agua caliente: 18,7 l/s, caudal de
agua de refrigeración 30,7 l/s. El fabricante de este chiller está suscrito bajo la norma ANSI ARI
560-2000.
La evaluación energética en cada uno de los circuitos, con los datos nominales aportados por el
fabricante y utilizando la ecuación (1):
• Evaporador: QE= 471,78 kW
• Generador: QG=681,49 kW
• Absorbedor/Condensador: QC= 1 145,20 kW
El cálculo del COP se efectúa mediante la ecuación (2):
• Coeficiente de funcionamiento del Chiller COP= 0,69
Sistema de energía solar térmica
Se dividirá en cinco subsistemas: campo solar; sistema hidráulico; almacenamiento de energía
térmica; sistema de control; y sistema de seguridad.
Para satisfacer la demanda del circuito Generador QG se propone el colector solar VITOSOL 300 H
por ajustarse mejor a las condiciones de operación del sistema.
El área de captación solar y el número de colectores de colectores se obtiene haciendo uso de la
ecuación (7). Los resultados son:
Área de captación solar: 1 055 m2
Total de colectores solares: 361
Para esta instalación se sugiere una configuración serie-paralelo. Es el tipo de asociación más
utilizado en medianas y grandes obras cuando existen limitaciones de área física para la
instalación de los colectores [13]. Para el cálculo de cada batería de colectores, se tienen en
cuenta las dimensiones de cada colector solar: 2.02 m. Se calcula distancia mínima para evitar que
los colectores se den sombra entre ellos [7]: 4.22 metros. Considerando los datos del fabricante se
toma una distancia entre los colectores de 4 metros a profundidad y 0.08 m lateral. En general se
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proyectan 18 baterías de 2 colectores en serie en 10 ramales. Su área de emplazamiento
necesaria seria de 6 900 m2
.La posible ubicación del los colectores solares en el lateral del hotel,
espacio que cubre las cubiertas del área cocina, restaurante, cabaret y cabañas, que ocupan un
espacio de 7 000 m2
. Ver figura 5.
Fig. 5. Esquema hotel Gran Caribe Jagua de Cienfuegos.
DISCUSION DE LOS RESULTADOS
Con la aplicación de la ecuación (7), se obtiene el comportamiento del factor de cobertura solar
mensual que aporta el campo de captación (fig. 6), estimado para 140 horas de trabajo mensuales
de la máquina de absorción. En general, el sistema solar producirá más del 70 % de la energía
necesaria para calentar agua a la temperatura especificada. Este rango de valores se considera
aceptable según el Instituto de Diversificación de la Energía [14]. La cobertura debe tener valores
cercanos al 100 % al no diseñar al sistema solar un calentador de apoyo.
Fig. 6. Evolución anual del grado de cobertura obtenida por captadores solares.
Utilizando el modelo de la ecuación (6), en el software Matlab®, se obtiene el comportamiento
térmico del campo de colectores solares, según las condiciones meteorológicas (fig. 2).
Posteriormente, considerando que no existen perdidas térmicas desde el depósito de
almacenamiento hasta la máquina de absorción, se evalúan sus prestaciones térmicas sin
necesidad de obtener información de las condiciones de operación interna, (como concentraciones,
presiones de operación etc), sino que el equipo en cuestión puede ser tratado como una caja negra
[15]. La figura 7, refleja este resultado en base a un día promedio de un mes de verano,
considerando como régimen de operación el que se da a continuación.
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A las 8:30 de la mañana, cuando la radiación solar alcanza aproximadamente 200-250 W/m2
, se
conecta una bomba que hace circular el agua en circuito cerrado hasta que alcanza la temperatura
de activación de 80 o
C. Esta agua calentada es enviada a la máquina de absorción. Conociendo la
relación existente entre el calor entregado por el campo de colectores solares al circuito generador
y la potencia frigorífica aportada en el circuito del evaporador, se aprecia que el rango de
temperatura de agua helada alcanza los valores establecidos en el régimen de operación del hotel.
Cuando las condiciones meteorológicas empeoran y la temperatura del fluido descienda a 70 o
C,
(temperatura nominal mínima de trabajo de la máquina de absorción), el mismo puede ser utilizado
como ACS.
Fig. 7. Comportamiento térmico del sistema de frio solar en un día típico de verano.
Efectuando este análisis a un día típico de cada mes, del año se obtiene que la máquina de
absorción, operando de 120 a 190 horas (en dependencia del mes analizado y para un total de 2
109 horas anuales), se asume, que su aportación frigorífica será de 799 192 kWh anuales. El
rendimiento del sistema de refrigeración solar estimado por la ecuación (8), se muestra en la figura
8.
Fig. 8. Evolución del COPs en un día típico de verano.
Consumo de potencia del chiller interconectado en serie con la máquina de absorción
Para la validación de la ecuación (9), mediante el software Matlab ®, se utilizaron los datos
aportados por el fabricante de las unidades enfriadoras [16], lográndose una certidumbre del 92.38
%. En el caso del cálculo de la potencia consumida, hay una correlación del 90.33 %. El valor de
los parámetros obtenidos es: a1= - 0.409, a2= 1 309.06, a3= 0.199. Posteriormente con la
ecuación 10, se determina la variación de la potencia consumida del chiller cuando a este se le
disminuye la carga a vencer en el evaporador al disminuir un grado a la temperatura de retorno,
ver tabla 1, simulando el comportamiento del sistema, donde Ts es la temperatura de suministro
de agua helada (set point) del chiller :
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Tabla 1. Variación de Potencia al disminuir temperatura de retorno bajo distintas
condiciones de operación.
Variables (ver al final de la tabla)
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13
Datos del fabricante [16] Valores calculados con ecuación 10 (Matlab)
o
C o
C o
C o
C kW kW kW kW o
C kW kW kW
5 10.2 5.2 30 2.94 375.5 114 84.1 114.1 9.17 302.96 71.62 42.4
6 11.3 5.3 30 3.02 386.9 114.6 85.4 115.8 10.3 314.27 71.9 43.2
7 12.5 5.4 30 3.09 398.6 115.2 86.9 117.8 11.4 326.03 71.5 43.7
8 13.7 5.6 30 3.19 413.5 116 91.4 122.8 12.6 340.78 73.6 42.4
5 9.7 4.7 35 2.49 346.8 125.6 90.5 119.7 9.2 310.21 98.57 27.02
6 10.8 4.8 35 2.56 357.9 126.2 91.1 120.5 10.3 321.24 98.6 27.6
7 12.0 5.0 35 2.63 369.2 127 91.9 121.8 11.5 332.43 98.85 28.1
8 13.2 5.2 35 2.71 383.5 127.8 94.9 125.3 12.7 346.83 101.1 26.68
Donde: 1 (Ts); 2 (Tretorno); 3(∆t); 4(T incond); 5(COP); 6 (Qch); 7 (E); 8(E´), 9 (E´ corregido),10 (Nuevo
t. retorno), 11 (Qch con nuevo t. retorno), 12 (E estimada), 13 (E-E estimada)
Se determina que por cada grado de temperatura que la máquina de absorción disminuya al agua
helada que entra como agua de retorno al Chiller, reduce aproximadamente en 43 kW la potencia
del compresor.
Como condiciones de operación se fija el Chiller a una temperatura de salida de agua helada de
8o
C, hasta que el sistema de absorción sea capaz de producir la capacidad frigorífica necesaria
para vencer la carga térmica. En el análisis del consumo eléctrico se tuvo en cuenta:
• La potencia la máquina de absorción (1.7 kW)
• Bombas del sistema de calentamiento solar. (2 bombas que consuman 1 % de la potencia
calorífica que pueda suministrar el grupo de captadores [14], para un total de 6.8 kW)
• El comportamiento dinámico de la temperatura ambiente y la radiación solar en el cálculo
de la demanda térmica y los consumos de energía del sistema hibrido.
El sistema evaluado representa aproximadamente el 45 % del consumo diario de un Chiller
trabajando en el mismo horario, ahorrándose alrededor del 54.35 % de la energía eléctrica, lo que
representa un total de 642.5 kWh/día. El consumo de energía anual es de 234 516 kWh, esto
representaría aproximadamente el consumo del todo el hotel durante 2 meses.
CONCLUSIONES
El análisis energético del sistema híbrido de producción de frío arrojó como resultado que las
condiciones meteorológicas de temperatura y radiación favorecen a la instalación de climatización
por absorción solar. La misma debe trabajar con temperaturas cercanas a los parámetros
nominales óptimos de funcionamiento. El análisis termodinámico y eléctrico de la interconexión en
serie del sistema de frio solar con el chiller demuestra que manteniendo los niveles de confort
establecidos se logra una disminución considerable del consumo eléctrico. Se agrega, además, al
esquema propuesto el uso de la energía térmica disponible en ACS que en general conllevarían a
cuantiosos ahorros monetarios, disminución del impacto ambiental, y a desarrollar un marketing
favorable ante la opinión pública internacional. Se concluye que en las instalaciones hoteleras
cubanas resulta conveniente la implementación de este sistema, que a su vez fomenta el uso de
fuentes renovables de energía y técnicas nobles con el medio ambiente.
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AUTORES
Yamile Díaz Torres
Ingeniera Mecánica. Ingeniera Industrial. Máster en Eficiencia Energética. Profesora Instructora.
Universidad de Cienfuegos “Carlos Rafael Rodríguez”. Cienfuegos, Cuba.
e-mail: ydtorres@ucf.edu.cu
José Pedro Monteagudo Yanes
Ingeniero Mecánico. Doctor en Ciencias Técnicas. Profesor Titular. Universidad de Cienfuegos “Carlos
Rafael Rodríguez” Cienfuegos, Cuba.
e-mail: jpmyanes@ucf.edu.cu
Debrayan Bravo Hidalgo
Ingeniero mecánico. Máster en Eficiencia Energética. Profesor Instructor. Universidad de Cienfuegos
“Carlos Rafael Rodríguez”. Cienfuegos, Cuba.
e-mail: dbravo@ucf.edu.cu