Análisis exergético de un ciclo de refrigeración por compresión de vapor en cascada operando con diferentes refrigerantes

dc.contributorSerrato Tobón, David Andrés
dc.creatorVargas Villada, Cristian Camilo
dc.creatorSerna Tusarma, Brian Stephen
dc.date2023-02-17T20:47:39Z
dc.date2023-02-17T20:47:39Z
dc.date2022
dc.date.accessioned2023-06-05T15:14:38Z
dc.date.available2023-06-05T15:14:38Z
dc.identifierUniversidad Tecnológica de Pereira
dc.identifierRepositorio Institucional Universidad Tecnológica de Pereira
dc.identifierhttps://repositorio.utp.edu.co/home
dc.identifierhttps://hdl.handle.net/11059/14553
dc.identifier.urihttps://repositorioslatinoamericanos.uchile.cl/handle/2250/6645681
dc.descriptionLos sistemas de refrigeración en cascada son una de las aplicaciones más utilizadas en la industria cuando se requiere conservar productos a muy bajas temperaturas. Algunas de las aplicaciones prácticas más interesantes son condensación de gases, tratamiento en frío de metales y en procedimientos médicos. El estudio de estos ciclos juega un papel importante ya que se deben considerar parámetros esenciales para reducir los impactos ambientales y fomentar el aumento de la eficiencia del ciclo. El presente estudio se basa en el análisis de sustentabilidad en base exergética, de un ciclo de refrigeración por compresión de vapor en cascada (CRS) mediante el software Engineering Equation Solver (EES), partiendo de la base del estudio de los refrigerantes con menor potencial de calentamiento global (GWP) y menor potencial de agotamiento del ozono (ODP). se simuló. Este ciclo está compuesto de dos etapas por lo que pueden ser consideradas diferentes parejas de refrigerantes, un refrigerante en el ciclo de alta temperatura y otro en el ciclo de baja temperatura. El estudio fue llevado a cabo considerando un análisis termodinámico basado en la primera y la segunda ley de la termodinámica para observar el comportamiento del sistema operando con diferentes parejas de refrigerantes). Así mismo, se realizó un análisis de sensibilidad del ciclo basado en indicadores de sustentabilidad en base exergética, y mediante un método de decisión multicriterio mediante el cual es posible evaluar las diferentes parejas de refrigerantes en el sistema. Finalmente se realiza un prediseño del ciclo de refrigeración en cascada mediante el software CoolSelector.
dc.descriptionCascade refrigeration systems are applications most often used in the industries for cooling and preserving products at lower temperatures. The most interesting practices on these methods are gas condensation, cold treatment of metals and medical procedures. The study of these cycles plays an important role due to the fact that there are some essential parameters to take into consideration in order to reduce environmental impacts and foster the increasing efficiency of this cycle. This study is based on sustainability of exergetic analysis. Starting from a cycle of refrigeration by vapor compression cascade (CRS) wherein the software Engineering Equation Solvers (EES) takes a key role. Taking into account reviews on cooling processes with less potential of global warming (GWP) and less depletion of the ozone, this investigation study simulated these processes. This cycle is compound of two stages; thus, it can be considered as settings of refrigeration system. One, a cooling cycle at high temperatures and the other at low temperatures. Long story short, this study is substantiated in the analysis of the thermodynamic in which the first and second low of the thermodynamic are comprehensively used to observe the behavior of this system performing with different coiling process settings. Likewise, another analysis was realized on the sensibility of the cycle which is based on exergetic sustainability indicators by means of one multi-centric method where is possible to assess the different combinations of cooling systems. Finally, a pre-design on cascade refrigeration system was made by the used of CoolSelector.
dc.descriptionPregrado
dc.descriptionIngeniero(a) Mecánico(a)
dc.descriptionCONTENIDO 1 CAPÍTULO I ............................................................................................................. 1 1.1 Introducción......................................................................................................... 1 1.2 Objetivos............................................................................................................. 2 1.2.1 Objetivo general ........................................................................................... 2 1.2.2 Objetivos específicos.................................................................................... 2 1.3 Contribución........................................................................................................ 2 1.4 Estructura del documento..................................................................................... 2 2 CAPÍTULO II............................................................................................................ 4 2.1 Antecedentes........................................................................................................ 4 2.1.1 Envasado de carne ........................................................................................ 4 2.1.2 Condensación de gases ................................................................................. 4 2.1.3 Tratamiento en frío de metales...................................................................... 5 2.1.4 Medicina....................................................................................................... 5 2.1.5 Construcción................................................................................................. 5 2.1.6 Purificación de agua de mar.......................................................................... 5 2.1.7 Transporte de vacuna: ................................................................................... 5 2.2 Caso de estudio.................................................................................................... 6 2.3 Principales propiedades fisicoquímicas de los refrigerantes................................ 10 2.3.1 Propiedades fisicoquímicas de los refrigerantes con bajo ODP y GWP ....... 10 2.3.2 Clasificación de los refrigerantes primarios según su composición química 11 2.3.3 Clasificación de los refrigerantes desde el punto de vista de las presiones de trabajo. 12 2.3.4 Propiedades termodinámicas importantes de los refrigerantes ..................... 13 2.4 Selección de refrigerantes .................................................................................. 16 3 CAPÍTULO III......................................................................................................... 20 3.1 Simulación del ciclo de refrigeración por compresión de vapor en cascada ........ 20 3.2 Análisis energético y exergético......................................................................... 21 3.2.1 Hipótesis y Consideraciones ....................................................................... 21 3.2.2 Análisis energético del ciclo ....................................................................... 22 3.2.3 Análisis exergético del ciclo........................................................................ 23 4 CAPÍTULO IV......................................................................................................... 27 4.1 Indicadores de Sustentabilidad en base exergética .............................................. 27 4.2 Análisis de Sensibilidad ..................................................................................... 35 5 CAPÍTULO V.......................................................................................................... 39 5.1 Selección de criterios y combinación de refrigerantes ........................................ 39 5.2 Prediseño del ciclo de refrigeración por compresión de vapor en cascada........... 41 6 CAPÍTULO VI: Resultados..................................................................................... 46 6.1 Resultados y discusión ...................................................................................... 46 6.1.1 Análisis energético y exergético.................................................................. 46 7 CONCLUSIONES ................................................................................................... 54 8 RECOMENDACIONES Y TRABAJO FUTURO .................................................... 56 9 BIBLIOGRAFÍA ..................................................................................................... 57 10 ANEXOS ................................................................................................................. 64 ANEXO A. Algoritmo del método de decisión multicriterio WPM .............................. 64 ANEXO B. Metodología para el método TOPSIS. ....................................................... 65
dc.format82 páginas
dc.formatapplication/pdf
dc.formatapplication/pdf
dc.languagespa
dc.publisherUniversidad Tecnológica de Pereira
dc.publisherFacultad de Ingeniería Mecánica
dc.publisherPereira
dc.publisherIngeniería Mecánica
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dc.rightsManifiesto (Manifestamos) en este documento la voluntad de autorizar a la Biblioteca Jorge Roa Martínez de la Universidad Tecnológica de Pereira la publicación en el Repositorio institucional (http://biblioteca.utp.edu.co), la versión electrónica de la OBRA titulada: ________________________________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________________________________ La Universidad Tecnológica de Pereira, entidad académica sin ánimo de lucro, queda por lo tanto facultada para ejercer plenamente la autorización anteriormente descrita en su actividad ordinaria de investigación, docencia y publicación. La autorización otorgada se ajusta a lo que establece la Ley 23 de 1982. Con todo, en mi (nuestra) condición de autor (es) me (nos) reservo (reservamos) los derechos morales de la OBRA antes citada con arreglo al artículo 30 de
dc.rightsinfo:eu-repo/semantics/openAccess
dc.rightshttp://purl.org/coar/access_right/c_abf2
dc.rightsAtribución-NoComercial-SinDerivadas 4.0 Internacional (CC BY-NC-ND 4.0)
dc.rightshttps://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/
dc.subject620 - Ingeniería y operaciones afines::629 - Otras ramas de la ingeniería
dc.subjectRefrigeración
dc.subjectCompresores de aire
dc.subjectEspectros de potencia
dc.subjectExergía
dc.subjectIndicador de sustentabilidad
dc.subjectCiclo de refrijeración en cascada
dc.titleAnálisis exergético de un ciclo de refrigeración por compresión de vapor en cascada operando con diferentes refrigerantes
dc.typeTrabajo de grado - Pregrado
dc.typehttp://purl.org/coar/resource_type/c_7a1f
dc.typehttp://purl.org/coar/version/c_ab4af688f83e57aa
dc.typeText
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dc.typeinfo:eu-repo/semantics/acceptedVersion


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