Trabajo de grado - Maestría
Análisis termodinámico de la cogeneración de un motor de combustión interna acoplado a sistemas de refrigeración por absorción
Autor
Vega González, Taylor De Jesús De La
Institución
Resumen
El objetivo de este trabajo es realizar un análisis energético y exergético de un sistema de cogeneración compuesto por un motor de combustión interna y un sistema de refrigeración por absorción mediante el software DSWIM. Se realizó un modelo termodinámico para ajustar las propiedades. Con el uso de los balances de masa y energía se calcularon parámetros de eficiencia basados en la Primera Ley de la Termodinámica. Con el uso del balance exergético se calcularon las eficiencias exergéticas del MC, SRA y del sistema total. Se obtuvo una potencia en el MCI de 1452kW con una eficiencia térmica de 31.68%. Se obtuvo una eficiencia global del sistema de 35.01%, donde se observa el crecimiento gracias al sistema de refrigeración el cual es de un 9.51%. La mayor irreversibilidad ocurre en la combustión, que participa en la media con el 75.42% de la total. La eficiencia exergética en el MCI fue de 31.38%. El calor extraído del evaporador fue de 153.06 kW, con un COP obtenido de 0.13. la eficiencia exergética del SRA fue de 31.62%, mientras que la eficiencia exergética global fue de 36.90%. RESUMEN 1 ABSTRACT 2 1. Capítulo I. Descripción del trabajo de investigación 3 1.1. Introducción. 3 1.2. Objetivos. 6 1.2.1. Objetivo general. 6 1.2.2. Objetivos específicos. 6 1.3. Estructura de la tesis. 7 1.4. Revisión de literatura. 8 1.4.1. La biomasa. 8 1.4.2. Biodigestión y Biogás. 9 1.4.3. Cogeneración 11 1.4.4. Sistemas de Refrigeración por Absorción. 13 1.4.5. Fluido de Trabajo para la refrigeración por absorción. 15 1.4.6. Coeficiente de Desempeño. 16 1.5. Estado del arte 17 2. Capítulo II. Caracterización de los parámetros operativos 23 2.1. Introducción. 23 2.2. Materiales y métodos 25 2.2.1. Caracterización del biogás. 25 2.2.2. Parámetros operativos del motor a combustión interna. 25 2.2.3. Parámetros del sistema de Refrigeración 25 2.3. Resultados 26 2.3.1. Caracterización del combustible. 26 2.3.2. Parámetros operativos del motor a combustión interna 27 2.3.3. Parámetros del sistema de refrigeración. 28 2.4. Conclusiones. 28 3. Capítulo III: Modelo de Cogeneración usando herramientas computacionales (DWSIM®). 30 3.1. Introducción 30 3.2. Materiales y métodos. 32 3.2.1. Simulación del proceso cogeneración mediante el uso de herramientas computacionales (DWSIM®). 32 3.2.1.1. Selección del modelo de ecuaciones de estado. 32 3.2.2. Simulación del Motor de Combustión Interna. 33 3.2.3. Simulación del Modelo de Refrigeración. 36 3.2.4. Análisis energético del sistema de cogeneración. 38 3.3. Resultados. 39 3.3.1. Simulación del modelo de combustión interna 39 3.3.2. Simulación del modelo de refrigeración 42 3.4. Conclusiones 45 4. Capítulo IV. Análisis Exergético del sistema de cogeneración. 46 4.1. Introducción. 46 4.2. Materiales y métodos. 48 4.2.1 Balance de exergía: cálculo de la exergía destruida y la eficiencia exergética. 48 4.2.2.1 Calculo de la exergía destruida y eficiencia exergética. 50 4.3. Resultados. 52 4.3.1. Exergía destruida en el MCI y SRA. 52 4.3.2. Eficiencia Exergética del MCI y SRA. 54 5. Conclusiones Generales y futuros trabajos 57 5.1. Objetivo específico I: Caracterización de los parámetros del MCI y SRA. 57 5.2. Objetivo específico II: Modelo de Cogeneración usando herramientas computacionales (DWSIM®). 57 5.3. Objetivo específico III: Análisis Exergético del sistema de cogeneración 58 5.4. Futuros trabajos. 58 6. Bibliografía. 59 Maestría Magíster en Ingeniería Mecánica Trabajos de Investigación y/o Extensión