Utilización del aire como sustancia de trabajo, en ciclos de refrigeración y calefacción para climatización

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Datos generales

Título del Proyecto
Utilización del aire como sustancia de trabajo, en ciclos de refrigeración y calefacción para climatización
Código
ALT-00002513
Coordinador del Proyecto
Organizaciones participantes
 
Fecha de finalización
28-02-2022
 
Equipo de trabajo

Descripción

Este trabajo tiene como objeto diseñar y construir una planta piloto basada en un ciclo termodinámico utilizando el aire como sustancia de trabajo. El producto final es aire refrigerado y deshumidificado, o bien calefaccionado, para ser utilizado en el acondicionamiento de aire ambiental.

En el caso de refrigeración, es un ciclo abierto, que requiere un proceso de compresión de aire atmosférico, en un rango de presiones moderadas, enfriamiento por aire con la atmósfera, separación por condensación de humedad y expansión adiabática final. Los procesos de compresión y expansión se realizan en un cilindro de doble efecto, minimizando las pérdidas por fricción y recuperando la mayor parte del trabajo de compresión.

Los beneficios de este desarrollo son principalmente que, al no hacer uso de refrigerantes específicos convencionales, no hay posible contaminación del medio ambiente ni paradas por fugas.

Es importante tener en cuenta que en este proceso también se ha logrado un aumento de la COP en relación con los valores estándar, considerablemente más altos, lo que supone un ahorro energético significativo.

En el caso de aplicarse a la calefacción, se considera el ciclo inverso como bomba de calor, realizando primeramente una expansión, luego un intercambio de calor con el medio ambiente y finalmente una compresión del aire.

En síntesis, será posible desarrollar dos procesos eficientes y totalmente sustentables.

Hipótesis de Trabajo

Es termodinámicamente posible, técnicamente factible y económicamente viable, el diseño y construcción de un ciclo abierto, con aire como sustancia refrigerante, con un coeficiente de operación (COP) óptimo.

Objetivo general:

El objetivo general es estudiar y desarrollar un proceso novedoso y sustentable en el aprovechamiento energético y en el uso de los recursos de la naturaleza. 

Promover y desarrollar capacidades y habilidades, en temas de energías renovables.

Objetivos específicos:

  • Realizar un relevamiento de las bibliografías existentes como así también las publicaciones científicas.
  • Elegir ciclos posibles de refrigeración y calefacción.
  • Establecer conjuntos de valores, que se tomen como referencia para posteriores simulaciones, variaciones de parámetros y comparaciones. Calcular y conocer todos los estados del aire.
  • Con esos valores elegidos calcular un COP inicial de referencia considerado como óptimo comparado con los actuales equipos de aire acondicionado.
  • Pensar un diseño acorde con los valores y parámetros elegidos teniendo en cuenta la importancia del rozamiento en la eficiencia.
  • Realizar un esquema donde se muestren los principales elementos de la instalación termomecánica.
  • Diseñar y proyectar el ciclo elegido.
  • Simular y profundizar procesos con el diseño elegido, las diversas pérdidas posibles frente a la variación de parámetros.
  • Diseñar y proyectar la planta piloto.
  • Construir una planta piloto experimental utilizando recursos externos y los del laboratorio de Termodinámica y Maquinas Térmicas.
  • Puesta en marcha de la planta Piloto
  • Puesta a punto de la planta piloto experimental.
  • Introducir mejoras en la Planta piloto.
  • Participación en jornadas y congresos.
  • Evaluación final.
  • Publicación de resultados
 
Palabras Clave
Refrigeración
Calefacción
Aire acondicionado
Eficiencia
Sustentabilidad