Análisis energético de la conversión de un sistema de refrigeración doméstico con R-12 para ser utilizado con un nuevo refrigerante ecológico

Abstract

En el campo de la refrigeración doméstica, son los refrigerantes del tipo CFC (Cloro Fluoro Carbonados), quienes poseen el mayor poder destructivo de la capa de ozono, para solucionar este problema mayormente se opta por sustituir en forma total el sistema con tecnologías que utilizan refrigerantes ecológicos. El Perú, así como otros países en vías de desarrollo tiene un alto porcentaje de usuarios que cuentan con refrigeradoras domésticas que todavía operan con refrigerante R-12, a pesar de la existencia de la normativa internacional que obliga utilizar solamente refrigerantes ecológicos. Nuestro país debido al bajo nivel socioeconómico de los usuarios de las refrigeradoras domesticas no le es posible atender tal sustitución. En tal sentido la investigación realizada en la presente Tesis, muestra experimentalmente; que una de las soluciones más convenientes desde los puntos de vista: Energético, ambiental y económico, es la conversión o sustitución solamente del refrigerante con sus ajustes técnicos convenientes del sistema. La metodología utilizada en el proceso de investigación de la tesis, aplicó los siguientes pasos: Se procedió a la preparación del equipo experimental de refrigeración, tanto en la instrumentación, una adecuada calibración de los mismos, cambio de componentes defectuosos, se diseñó el protocolo de mediciones y el protocolo del desarrollo del experimento; identificación de las variables objetivo y pruebas de funcionamiento con R-12 (CFC) y R-134a (HFC Hidro Fluoro Carbonado) respectivamente. Optimizando la operatividad del equipo de procedió a realizar siete experiencias, primero con el refrigerante R-12 y otras siete experiencias con el refrigerante R-134a. Los datos obtenidos de las catorce experiencias realizadas en total, fueron tabulados en los dos formatos del protocolo de pruebas. Terminado el trabajo experimental realizado para obtener datos de las variables, se procedió al tratamiento de la información, se realizó un proceso de cálculo de variables objetivo y una simulación del proceso termodinámico utilizando un programa computacional como el EES (Engineering Equation Solver). De la comparación de los resultados obtenidos se concluyó que desde el punto de vista energético, el sistema que operó con el refrigerante ecológico (R-134a) muestra una mejor eficiencia, logra un menor consumo de energía en comparación con el sistema que operó con el refrigerante R-12. La metodología utilizada en la tesis consiste en efectuar la preparación del equipo experimental de refrigeración, tanto en la instrumentación, calibración adecuada de los mismos, cambio de componentes defectuosos, adoptar un protocolo de mediciones, diseño del experimento; identificación de las variables objetivo y pruebas de funcionamiento con R-12 y R-134a. Terminado el trabajo experimental para obtener datos de las variables se procedió al tratamiento de la información, un proceso de cálculo de variables objetivo y la simulación del proceso termodinámico utilizando un programa computacional.

El análisis de resultados consiste en evaluar el comportamiento energético y económico del sistema experimental de refrigeración, operando tanto con R-12 como con R-134a PLABRAS CLAVE:- Sistema de refrigeración doméstica, Compresión de vapor, conversión, refrigerantes R-12 y R-134a, Optimización, Experimental, y Simulación.

The refrigerants CFC (Cloro Fluoro Carbon) are the most destructive force of the ozone layer in the household refrigeration field. Usually, it chooses to replace the system by technologies which use ecological refrigerants to solve this problem. Peru has a high percent of users who have household refrigerators like others countries that have policies of development. These refrigerators still operate by the refrigerant R-12 in spite of the existence of the international regulation which obliges to use only ecological refrigerants. Our country cannot replace the refrigerants CFC by ecological refrigerants because of socioeconomic lower class of the users who buy household refrigerators. Therefore, the investigation of this thesis shows experimentally that the most suitable solution according environmental, economic and energy point of view is the conversion or substitution the refrigerant together with the suitable technical adjustment of the system. The used methodology in the process of investigation of the thesis applies the following procedure: . It has been carried the preparation of the experimental equipment of refrigeration in the instrumentation. . It has been carried out the calibration properly. . It has been carried out the change of the faulty components. . It designed the protocol of measurements and the protocol of the experimental development. . It has been carried out the identification of the objective variables and tests of operation with R-12 (CFC) and R-134a, (HFC) respectively. It has been carried out seven tests with the refrigerant R-12 and others seven tests more with the refrigerant R-134a through optimization of the operating system. The data obtained of the fourteen tests were tabulated in the two formats of the protocol of tests. It has been carried out the data processing after finishing the experimental work to obtain data of the variables. It has been carried out a process of computation of objective variables and a simulation of the thermodynamic process using a computational program such as the EES (Engineering Equation Solver).

It has been concluded that the system that uses the ecological refrigerant (R-134a) shows a better efficiency, consumes less power by comparison with the system that uses the refrigerant R-12 comparing the results obtained from the energy point of view. The methodology used in the thesis consists in: . Carry out the preparation of the experimental equipment of refrigeration in the instrumentation. . Carry out the calibration properly. . Carry out the change of the faulty components. . Take a protocol of measurements and a design of experiment. . Identify the objective variables and tests of operation with R-12 and R-134a, respectively. It has been carried out the data processing after finishing the experimental work to obtain data of the variables. It has been carried out a process of computation of objective variables and a simulation of the thermodynamic process using a computational program. The analysis of results consists in evaluating the economic and energy behaviour of the experimental system of refrigeration using R-12 and R-134a. Keywords: Household refrigerating system, vapour compression, conversion, refrigerants R-12 y R-134a, optimization, experimental and simulation.