Desarrollo de un modelo dinámico de un ciclo de compresión de vapor aplicado a un chiller centrifugo con evaporador reconfigurable

Abstract

Para incrementar la eficiencia de los equipos de enfriamiento se han desarrollado varias técnicas tendiendo todas a minimizar las pérdidas inherentes al sistema. Sin embargo, aún no se ha desarrollado ninguna tecnología conducente a minimizar la generación de entropía debida a la transferencia de calor por diferencia finita de temperatura. El aporte de esta investigación consiste en modelar un chiller centrífugo enfriado por agua, cuyo evaporador es de tubo y coraza, y con tecnología híbrida. Partiendo de una exhaustiva exploración bibliográfica se unificó la teoría y modelado realizado a través de los años en la modelación dinámica de chillers centrífugos. Posteriormente se validó el modelo con datos de un chiller centrífugo operativo obteniendo un error residual normalizado menor al 0.3% para las temperaturas de salida del agua y la potencia consumida por el compresor. Un segundo aporte es la aplicación del modelo validado para analizar la mejora de la eficiencia del equipo al modificar la geometría de los intercambiadores. Así, al variar el área del evaporador, de acuerdo con la carga de refrigeración requerida y la temperatura del agua de condensación, se pudo aumentar la eficiencia, logrando subir el COP de 11 hasta 12.5 a 24°C de agua de condensación (13.6% en el COP) y obtener un ahorro de consumo de potencia de hasta 16%. Con estos resultados se pretende iniciar una línea de investigación conducente a desarrollar la tecnología necesaria para implementar intercambiadores de calor de tipo reconfigurable.