Tesis y Trabajos de Investigación PUCP
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Ítem Texto completo enlazado Numerical modeling of a transient state evaporator using object-oriented programming(Pontificia Universidad Católica del Perú, 2023-06-20) Cárdenas Cabezas, Jian Eduardo; Barrantes Peña, Enrique JoséThis work presents the dynamic modeling of a refrigeration machine evaporator that uses CO2 (R744) as refrigerant fluid, for the cooling down of a liquid water stream, as required for instance by buildings air handling units. The main goal of such a work is to accurately model the transient evolution of the evaporator outlet superheat, which is one of the main parameters to control, due to its importance in refrigeration systems. A high value of superheat temperature reduces the performance of the system, while a low or null value can generate the suction of liquid which damages the compressor. The theory of moving boundaries [19] with grouped parameters has been used for so. This method allows a precise resolution with a low numerical weight. In this method, the evaporator is divided into only two regions: the two phase region and superheated steam region, in which the energy conservation and mass conservation equations are solved. By using only two control volumes, the number of equations to be solved is smaller, thus reducing the calculation time. The ultimate aim of this work is to serve as a mathematical model usable for the design of efficient refrigeration system controllers, which are one of the most practical ways to improve the performance of these machines. The results of a numerical analysis and of a sensitivity analysis, regarding to the influence of the heat convection coefficient of the two phase region, are also presented. For this sensitivity analysis, the maximum and minimum values available in the literature, see reference [7], have been used. According to this study, the convective coefficient ofCO2 varies from 8000 to 12000 W ·m−2 ·K−1. From this sensitivity analysis, it is observed that, despite the previously mentioned uncertainty about the convective coefficient value, the latter is not influential on the rest of the calculations and on parameters such as internal pressure, length of the two-phase lengths or superheat value. This is due to the fact that the thermal resistance of the liquid hot fluid is much higher than the cold fluid in the phase change region, the global heat transfer coefficient is thus more influenced by the hot fluid thermal resistance. A maximum error of 3 percent is finally estimated in the determination of the transient superheat temperature.Ítem Texto completo enlazado Implementación de una cámara de refrigeración para almacenamiento de palta hass con una capacidad de 1680 toneladas(Pontificia Universidad Católica del Perú, 2021-03-31) Saldívar Galarza, Rafael Jorge; Barrantes Peña, Enrique JoséEl presente proyecto consiste en implementar una cámara de refrigeración para el almacenamiento de 1680 toneladas de palta Hass, la cual debe trabajar a una temperatura ambiente de +5° C. El producto es almacenado en paletas, las cuales se distribuyen en un sistema de almacenamiento conocido como estantes (racks) acumulativos. Para obtener la temperatura del aire al interior de la cámara, se usó un sistema de refrigeración con R-717 (Amoniaco) bombeado; debido a su alta eficiencia y bajo potencial de calentamiento global (de su sinónimo en inglés PCG) en comparación a los refrigerantes sintéticos (Cero Grados Celsius 2015). El diseño final se basó en las necesidades de producción del cliente en alta demanda (toneladas por día) y en el estudio de catálogos y manuales de refrigeración para la selección de equipos de la cámara frigorífica. El sistema de refrigeración con R-717 bombeado, tiene como principales componentes: un compresor de tornillo, un motor asíncrono trifásico, un condensador, evaporadores simple efecto, válvulas de expansión, tanques presurizados (tanque separador y tanque recibidor), bombas de amoniaco, dispositivos de seguridad (presostatos) y dispositivos de control (termostatos). Para el aislamiento, se consideraron paneles de poliestireno expandido de 100 mm de espesor. Finalmente, para la parte estructural se consideraron perfiles de acero galvanizado, teniendo como medidas finales de la cámara frigorífica: 53.5 m (L) x 23.2 m (A) x 9.6 m (H). El trabajo realizado contempló el cálculo de cargas térmicas, la selección de los principales equipos de refrigeración y el cálculo de tuberías. Adicionalmente, en los anexos se muestran ejemplos de selección usando softwares y catálogos. Finalmente, se muestra el detalle del costo estimado para la implementación de la cámara de refrigeración el cual asciende a $ 602,123.Ítem Texto completo enlazado Estudio de las alternativas de sistemas de refrigeración por adsorción(Pontificia Universidad Católica del Perú, 2021-01-13) Bravo Paredes, Leonardo; Barrantes Peña, Enrique JoséEn el presente trabajo se analiza la propuesta del empleo de sistemas de refrigeración por adsorción como alternativa a los sistemas convencionales de compresión de vapor. Se presentan los tipos de adsorción y su aplicación en la refrigeración, caracterizada principalmente a nivel comercial por su uso en chillers. Se encuentran algunas ventajas, en primer lugar, porque puede ser energizado por fuentes de calor de bajo nivel y renovable, como la energía solar, y en su forma básica prácticamente no requiere de energía eléctrica. Además, los sistemas basados en adsorción física se destacan por su baja complejidad y facilidad de mantenimiento. Seguidamente, se realiza una revisión de algunos pares de adsorción empleados en sistemas de refrigeración resaltando sus principales características y comparándolos brevemente según su desempeño e impacto ambiental. Posteriormente, se presentan algunas relaciones encontradas en la literatura, tanto para el estudio del proceso de equilibrio de adsorción según el par de adsorción como para el análisis termodinámico del sistema, así como algunos parámetros de desempeño, como el PER y COP eléctrico que permiten su comparación con otros sistemas de refrigeración. Finalmente, se comentan algunos ciclos que permiten mejorar y aprovechar los procesos de transferencia de calor y masa para obtener un mejor desempeño global. De este modo, se presenta este tipo de sistema como una alternativa que permitiría satisfacer las necesidades de refrigeración y reducir la dependencia de fuentes primarias no renovables.Ítem Texto completo enlazado Diseño de un sistema de refrigeración con dos temperaturas de evaporación empleando un solo compresor(Pontificia Universidad Católica del Perú, 2016-02-19) Paredes Yataco, Ismael Luis; Barrantes Peña, Enrique JoséEl presente proyecto consiste en un sistema de refrigeración que trabaja con dos temperaturas de evaporación (Ta = 0ºC, alta, y Tb =-15ºC, baja) y un solo compresor. Las capacidades frigoríficas solicitadas son de 400 W y 200 W en los ambientes de alta y baja temperatura correspondientemente. Con la configuración empleada, el sistema cuenta con un COP de 2.78. Para obtener el diseño final, primero se realizó un estudio, en catálogos y manuales de refrigeración, de los componentes principales y los accesorios de los sistemas de refrigeración por compresión de vapor para obtener un esquema del sistema con los componentes necesarios. A continuación se realizaron los cálculos energéticos en base al Ashrae Handbook-Refrigeration, para poder seleccionar los componentes con las capacidades adecuadas. Luego se realizó el dimensionado y cálculo de la parte estructural de acuerdo a libros de resistencia de materiales, un cálculo básico de la parte eléctrica para definir conductores, dispositivos de protección, y un sistema de arranque adecuado. El sistema, que opera con R134A como sustancia refrigerante, tiene dentro de sus componentes principales: un compresor reciprocante de dos cilindros, un motor asíncrono trifásico de 0.75 kW, dos evaporadores con capacidades de 418 W y 578 W, dos válvulas de expansión termostáticas con capacidades de 22 kg/h u 11.74 kg/h. Como dispositivos de protección se tienen presostatos de alta y baja presión y válvulas de solenoide, mientras que para el control se seleccionaron termostatos para ambas temperaturas de trabajo. Como aislamiento se escogieron paneles de poliuretano de 100 mm de espesor, y finalmente para la estructura se optó por usar perfiles angulares y canales C de acero estructural A36, y ruedas para poder transportar el módulo entero. Las dimensiones generales de todo el sistema resultantes son de 1.7m x 1m x 1.6 m. Los materiales, el diseño y el ensamblaje en conjunto resultaron en un costo total estimado de S/.17,268.25 El trabajo realizado abarcó el diseño térmico, la selección de los componentes; el diseño mecánico de la estructura, y el diseño del sistema de mando y fuerza del sistema. Adicionalmente se realizó un listado con especificaciones técnicas y un presupuesto del costo total de fabricación del módulo. Se adjunta una guía para la experiencia de laboratorio en los anexos.Ítem Texto completo enlazado Diseño de un productor de hielo fluido de 14 kg/h(Pontificia Universidad Católica del Perú, 2012-09-10) Zegarra Reveggino, Diego Alberto; Barrantes Peña, Enrique JoséEn el presente proyecto se diseñó un sistema de producción de hielo fluido para pequeñas embarcaciones pesqueras. El sistema propuesto está compuesto por varios subsistemas. El proceso se inicia con el ingreso de agua a un tanque elevado de almacenamiento y luego desciende hasta al productor a través de tuberías. Luego el agua es rociada por medio de orificios sobre la superficie interna de un cilindro refrigerado externamente. Posteriormente, conforme va descendiendo se forma la capa de hielo que es raspada continuamente empleando una cuchilla. Finalmente el hielo raspado sale del productor hacia la cámara para enfriar el producto de la pesca. Como fuente de potencia del sistema se seleccionó un motor estacionario de pequeña capacidad ya que en las embarcaciones no se cuenta con flujo eléctrico. El motor se encargará de accionar al compresor y a la cuchilla de raspado. En el caso del sistema de refrigeración empleado se seleccionó como refrigerante al propano (R-290) debido a sus adecuadas propiedades físicas y que es de fácil adquisición en el mercado nacional. El presente proyecto abarcó el diseño térmico y mecánico del productor de hielo, el diseño del dispositivo de expansión, la selección de componentes del sistema de refrigeración y del sistema de transmisión.