Desempeño energético debido al uso de estrategias de control en una cámara de clima controlado mediante el índice de desempeño y la eficiencia del sistema de refrigeración.

Martínez Flores, Mirna Maricela (2016) Desempeño energético debido al uso de estrategias de control en una cámara de clima controlado mediante el índice de desempeño y la eficiencia del sistema de refrigeración. Maestría thesis, Universidad Autónoma de Nuevo León.

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Resumen

La presente tesis tiene como objetivo desarrollar e implementar algoritmos de control que permitan mejorar el desempeño del sistema de refrigeración de la cámara climática del Laboratorio de Ambiente Controlada de la FIME, sin comprometer sus prestaciones en cuanto a precisión y estabilidad. Para ello se realizó la comparación de cuatro distintas estrategias de control para determinar cuál de ellas es mejor con respecto a la estabilidad en la temperatura de consigna de la Cámara de Clima Controlado, además se evalúo el coeficiente de desempeño del sistema de refrigeración (COP, por sus siglas en inglés). Se llevaron acabo pruebas experimentales con diferentes temperaturas de consigna en el interior de la Cámara Climática de 10◦C, 21◦C y 32◦C. Todas las pruebas físicas fueron realizadas con un sobrecalentamiento establecido en 10◦F como medida de seguridad para operar el sistema de refrigeración sin comprometer la vida útil de los componentes del sistema de refrigeración. En todos los experimentos se evalúo la estabilidad en la temperatura de consigna en el interior del recinto, el sobrecalentamiento y el coeficiente de desempeño del sistema de refrigeración. La principal contribución de ´esta tesis consiste en demostrar que distintas estrategias de control además de lograr una buena estabilidad en la temperatura de consigna en el interior de la cámara, se puede mejorar el coeficiente de desempeño del sistema de refrigeración, ello puede obtenerse cuando se gestiona adecuadamente el uso de elementos de control de flujo de refrigerante mediante, el uso de la válvula reguladora de presión EPR, se logra controlar el sobrecalentamiento lo cual nos permite operar el sistema de refrigeración en condiciones seguras, además de que se logra disminuir notablemente la relación de presión lo que no lleva a concluir que es posible el ahorro de energía mediante la implementación de estrategias de control que utilizan la EPR. Las cuatro estrategias de control propuestas tienen una gran estabilidad en la temperatura de consigna de la Cámara Climática. Se identificó una combinación óptima de dispositivos de control de flujo de refrigerante que permiten una mejor estabilidad y un mejor desempeño del sistema de refrigeración, ello se ha logrado mediante la combinación de la válvula electrónica reguladora de presión (EPR) y la válvula electrónica de expansión (EEV). La consigna del sobrecalentamiento ha podido ser adecuadamente controlada solamente cuando se trabajo con la EPR ya que ésta controla la presión a la salida del evaporador de manera precisa. En cambio cuando se trabajó con la válvula electrónica de gas caliente ( EHGB) no ha se logrado llegar a la consigna de sobrecalentamiento (SH). Cuando solamente se trabajó´ con la EEV, el sobrecalentamiento no ha podido ser controlado adecuadamente y la vida útil del compresor podría estar comprometida. Por ésta razón se recomienda dimensionalizar correctamente la EEV, además de posicionarla tan cerca como sea posible del evaporador. De igual manera, se recomienda favorecer el uso de la EPR en los algoritmos de control de la Cámara climática. La nueva estrategia de control permite emplear un algoritmo de control que pudiera incluirse como una herramienta más de ahorro energético.

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