Evaluación experimental de una planta frigorífica de doble etapa de compresión trabajando con un compresor compound. Análisis de los efectos de desrecalentamiento y subenfriamiento utilizando como fluido de trabajo el HFC-404A

El elevado impacto sobre el Medio Ambiente del sector de la producción de frío ha impulsado el uso y desarrollo de métodos de refrigeración cada vez más eficientes desde el punto de vista energético. Dentro de estos métodos se encuentran los sistemas de producción de frío por compresión en doble etapa, que se desarrollaron en el siglo XIX, y que por ahora, son utilizados principalmente en aplicaciones de media y baja temperatura de evaporación, especialmente dentro del sector de la refrigeración comercial. Dichos sistemas corresponden a una solución eficiente desde el punto de vista energético, ya que permiten la obtención de frío con valores de COP y capacidades frigoríficas superiores a las obtenidas con los sistemas de compresión simple. En la presente tesis doctoral se ha acometido un estudio experimental en profundidad de los sistemas de compresión en doble etapa basados en compresores de tipo 'compound', para lo cual se ha desarrollado una instalación propia de tipo industrial y se han analizado, a partir de los datos obtenidos, los efectos del desrecalentamiento entre etapas mediante el sistema de inyección directa de líquido y del subenfriamiento de líquido utilizando el sistema de subcooler. El análisis se fundamenta en el estudio experimental de la planta funcionando con los sistemas intermedios antes mencionados en comparación con el funcionamiento del ciclo sin utilizar ningún sistema intermedio. El refrigerante empleado ha sido el HFC-404A en el rango de temperaturas de evaporación de -36 a -20ºC y en el de condensación de 30 a 47ºC. Adicionalmente, se presentan los resultados experimentales y análisis comparativo del funcionamiento de la planta con los dos refrigerantes más habituales para el rango de media y baja temperatura de evaporación dentro el sector de la refrigeración comercial, el HFC-404A y el HFC-507A.Llopis Doménech, R. (2008). Evaluación experimental de una planta frigorífica de doble etapa de compresión trabajando con un compresor compound. Análisis de los efectos de desrecalentamiento y subenfriamiento utilizando como fluido de trabajo el HFC-404A [Tesis doctoral no publicada]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/3023Palanci

Evaluation of zeotropic mixtures as refrigerants in a dedicated subcooling system of a CO2 refrigeration plant

Prof. Baomin Dai suggested in 2018 that the use of zeotropic mixtures with high glide could provide energy improvements as refrigerants in dedicated mechanical subcooling systems for CO2 plants due to matching of temperature profiles between the evaporation of the refrigerant and the CO2 during the subcooling. This communication addresses this hypothesis from a theoretical point of view, selecting refrigerant blends that could be used in the subcooling system, and then presents the experimental evaluation of three mixtures in a real plant. Experimental evaluation has been done using a water-to-water CO2 transcritical refrigeration plant at three heat rejection levels for an evaporation level of -10 ºC. The work will compare the energy results and highlight the operation of the main components of the cycle.Authors acknowledge the Ministry of Science, Innovation and Universities of Spain (RTI2018- 093501-B-C21) and Ministry of Education, Culture and Sports of Spain (grant FPU16/00151) and Jaume I University (UJI- B2021-10) for financing this research work

Experimental comparison between R152a and R134a working in a refrigeration facility equipped with a hermetic compressor

[EN] The EU Regulation 517/2014 has recently been approved in a further attempt to curb the effects of GlobalWarming. As a consequence, the refrigeration sector is moving towards refrigerants with a low GlobalWarming Potential (GWP100) in accordance with the limit fixed by these regulations (150). In this regard, the old refrigerant R152a attracts renewed interest due to its low GWP (138) and its similarity to R134a. The present work shows the results of using R152a in a vapour compression plant equipped with a hermetic compressor and an IHX designed for R134a. The refrigerant was replaced by a conventional drop-in process in order to carry out an energy comparison. The results have revealed an improvement in the COP with R152a up to 13% despite a reduction in the cooling capacity of about 10%. During the test campaign, R134a hermetic compressors have been shown to be capable of operating with R152a.The authors acknowledge Jaume I University of Spain, who financed partially the present study through the research project P1.B2013-10.Cabello, R.; Sanchez, D.; Llopis Doménech, R.; Armendáriz Araúzo, LM.; Torrella Alcaraz, E. (2015). Experimental comparison between R152a and R134a working in a refrigeration facility equipped with a hermetic compressor. International Journal of Refrigeration. 60:92-105. https://doi.org/10.1016/j.ijrefrig.2015.06.021S921056

Nuevos fluidos fluorados de bajo GWP (PCA)

El uso de refrigerantes fluorados de elevado GWP o PCA (Poder de Calentamiento Atmosférico), está siendo cuestionado por nuestra legislación tanto a nivel europeo como a nivel estatal, tal y como se pone de manifiesto en las últimas reglamentaciones aprobadas por la comunidad europea que van encaminadas hacia una mayor restricción en el uso de los mismos. Es evidente que las firmas comerciales fabricantes de dichos fluidos son muy conscientes del problema que esto supone, por lo que se encuentran en continuo proceso de desarrollo de nuevos fluidos que cumplan no sólo con la actual normativa, sino con futuras reglamentaciones de carácter más restrictivas. En este trabajo, se pretende pasar revista a las opciones disponibles actualmente o con previsiones futuras para la sustitución de los tres HFCs de mayor implantación industrial y elevado valor de PCA, esto es, el R404A (y el R507A), el R410A y el R134a

Límites de mejora energética de ciclos de refrigeración con CO2 transcrítico utilizando un sistema de subenfriamiento mecánico

En este trabajo se estudian de forma teórica las posibilidades de mejora del comportamiento energético de instalaciones de refrigeración en CO2 transcrítico utilizando un sistema de subenfriamiento mecánico dedicado. A partir de modelos simplificados de los ciclos se estudian las modificaciones de las condiciones óptimas de operación de los ciclos transcríticos utilizando el sistema de subenfriamiento. A continuación, para las condiciones óptimas establecidas, se estudian las posibilidades de incremento de la eficiencia energética para tres niveles de evaporación (5, -5 y -30ºC) para temperaturas de evaporación desde 20 a 35ºC utilizando como refrigerante para el ciclo de subenfriamiento el propano. Se observa que la combinación de ciclos permite incrementar el COP del conjunto hasta un máximo de un 20% y la potencia frigorífica hasta un máximo de un 28.8%, siendo los incrementos más elevados a altos niveles de evaporación. Adicionalmente, los resultados indican que esta tipología de ciclos es conveniente para temperaturas ambiente superiores a 25ºC.Los autores agradecen a la Universitat Jaume I de España, quien ha financiado parcialmente el presente estudio con el proyecto de investigación P1·B2013-10, y al Ministerio de Economía y Competitividad con el proyecto de investigación ENE2014-53760-R

Análisis y evaluación experimental de un sistema en cascada R744/R290 empleando tres configuraciones de intercambiador intermedio

En este trabajo se analiza experimentalmente los efectos que tiene el uso del intercambiador interno (IHX) en un sistema de refrigeración en cascada, empleando R290 y R744 como fluidos de trabajo. Para ello, se han analizado tres posibles configuraciones empleando IHX en el circuito de baja temperatura, IHX en el circuito de alta temperatura, e IHX entre los dos circuitos. Las condiciones de ensayos analizadas cubren tres temperaturas de foco caliente (20, 30 y 40 ºC) y una temperatura de foco frío (-20 ºC) manteniendo la instalación en el interior de una cámara climática a las mismas temperaturas de foco caliente. Los resultados obtenidos ponen de manifiesto la conveniencia de utilizar IHX en los ciclos en cascada, puesto que ofrecen mejoras en términos de COP y potencia frigorífica generada con respecto al ciclo sin IHX.Los autores agradecen al Ministerio de Ciencia y Tecnología del gobierno español la financiación de este trabajo a través del proyecto RTI2018-093501-B-C21, así como la Universidad Jaume I por la financiación a cargo del proyecto UJI-B2019-56

Hacia la búsqueda de mezclas refrigerantes A2 de bajo PCA

La búsqueda de nuevas mezclas de refrigerantes se ha concentrado en localizar refrigerantes A1. Sin embargo, la investigación de mezclas A2 o A2L para sustituir a los hidrocarburos (A3) no ha atraído aún la atención, aunque estas mezclas permitirán aumentar la carga máxima de los sistemas de refrigeración de 500 g a 1200 g. Este artículo amplía el trabajo de Linteris et al. para definir, por primera vez, la frontera entre las clasificaciones de seguridad ASHRAE A3 y A2 con un enfoque que puede evitar grandes campañas experimentales. En este estudio, utilizando la metodología, se determina los límites de composición de las posibles mezclas binarias A2 con hidrocarburos que tienen un PCA inferior a 150. Sólo las mezclas de hidrocarburos con componentes A2 o A2L cumplen los criterios, y predomina la composición del fluido menos inflamable. La hipótesis propuesta, desarrollada teóricamente, deberá completarse en el futuro con la experimentación, para cuantificar el rendimiento energético de las mezclas encontradas.Los autores agradecen a la Universidad Jaume I (beca PREDOC/2019/19 y proyecto UJI-B2019-56) y al Ministerio de Ciencia, Innovación y Universidades de España (RTI2018- 093501-B-C21) la financiación de este trabajo de investigación

Observaciones sobre el estudio experimental de una instalación de refrigeración en cascada con CO2 como fluido de baja temperatura

En este trabajo se presentan las primeras conclusiones obtenidas sobre los análisis experimentales realizados en una instalación de producción de frío en doble compresión indirecta (cascada) que utiliza el CO2 como fluido de baja temperatura. En primer lugar se describirá el banco de ensayos construido, formado por el equipamiento frigorífico, los elementos de medida y sistema de adquisición de datos desarrollado. A continuación se describirá el procedimiento de validación de los datos y cálculo de incertidumbres de los principales parámetros energéticos. Finalmente, se presentarán las principales conclusiones obtenidas del análisis experimental trabajando con R134a como fluido de alta temperatura: la evolución y comparaciones de los rendimientos de los compresores, los principales parámetros de operación y la forma de regulación utilizada, el efecto del intercambiador intermedio en el ciclo de CO2 y el efecto del gas-cooler en el ciclo de CO2.Los autores agradecen a la Universitat Jaume I de España, quien ha financiado parcialmente el presente estudio con el proyecto de investigación P1·B2013-10, y al Ministerio de Economía y Competitividad con el proyecto de investigación ENE2014-53760-R

Análisis experimental de un sistema de subenfriamento en un ciclo simple de compresión de vapor usando R744 transcrítico

En este trabajo se analiza experimentalmente un sistema de subenfriamiento en un ciclo simple de compresión de vapor que utiliza CO2 como refrigerante. Este sistema consiste en la extracción de líquido saturado del depósito intermedio de refrigerante. El líquido extraído se expande hasta la presión de evaporación y se hace pasar por un intercambiador (subcooler), donde subenfría el caudal de refrigerante que sale del gas-cooler, posteriormente el caudal extraído se mezcla con la corriente proveniente del evaporador. La mezcla resultante es recomprimida hasta la presión de gas-cooler. Se ha buscado el óptimo de la configuración base y de la configuración con subenfriamiento a tres niveles de temperatura de foco caliente de 28, 31 y 34 ºC. Posteriormente se han comprobado los resultados de los principales parámetros energético.Los autores agradecen al Ministerio de Ciencia y Tecnología del gobierno español por la financiación de este trabajo a través del proyecto RTI2018-093501-B-C21 a la beca PRE2019- 091617 asociada a dicho proyecto, y al proyecto de la Universidad Jaume I por su proyecto UJI-B2019-56

Uso de equipos didácticos de refrigeración en asignaturas de grado y máster

La importancia de enseñar al alumno conceptos teóricos unidos a conceptos prácticos y aplicaciones reales, ha sido, es y seguirá siendo, una de las piezas fundamentales en la formación de cualquier ingeniero. El uso de equipos docentes con los que el alumno pueda interaccionar y desarrollar sus aptitudes, es una de las claves en la rápida asimilación de conceptos y desarrollo de nuevas inquietudes. En este trabajo se presentan una serie de equipos didácticos de refrigeración desarrollados para asignaturas de Grado y Máster, así como las experiencias propuestas al alumno para que éste trabaje de forma autónoma con el equipo. Los equipos desarrollados, corresponden a un ciclo simple de compresión de vapor simple y un sistema de enfriamiento empleando aire como fluido de trabajo.El grupo de investigación GIT (www.git.uji.es), agradece el apoyo económico prestado por la Universidad Jaume I y a la ayuda de los alumnos David Conesa, Hugo Negre, Carlos Rodríguez y Josep San Mateo, miembros de la asociación engiOn, en el desarrollo de este proyecto