Programa Transdisciplinario en Investigación y Desarrollo en Facultades y Escuelas Macroproyecto La...
-
Upload
guiomar-becerra -
Category
Documents
-
view
14 -
download
2
Transcript of Programa Transdisciplinario en Investigación y Desarrollo en Facultades y Escuelas Macroproyecto La...
![Page 1: Programa Transdisciplinario en Investigación y Desarrollo en Facultades y Escuelas Macroproyecto La Ciudad Universitaria y la Energía Universidad Nacional.](https://reader036.fdocuments.ec/reader036/viewer/2022081414/54d4d441497959c2518b45ed/html5/thumbnails/1.jpg)
Programa Transdisciplinario en Investigación y Desarrollo en Facultades y Escuelas
Macroproyecto La Ciudad Universitaria y la Energía
Universidad Nacional Autónoma de México
![Page 2: Programa Transdisciplinario en Investigación y Desarrollo en Facultades y Escuelas Macroproyecto La Ciudad Universitaria y la Energía Universidad Nacional.](https://reader036.fdocuments.ec/reader036/viewer/2022081414/54d4d441497959c2518b45ed/html5/thumbnails/2.jpg)
Línea de investigación: Energía Solar
Jefe del Proyecto: Dr. Gerardo Ruiz Chavarría
Diseño y construcción de un sistema de refrigeración solar por absorción
Dependencia participante: Facultad de Ciencias
![Page 3: Programa Transdisciplinario en Investigación y Desarrollo en Facultades y Escuelas Macroproyecto La Ciudad Universitaria y la Energía Universidad Nacional.](https://reader036.fdocuments.ec/reader036/viewer/2022081414/54d4d441497959c2518b45ed/html5/thumbnails/3.jpg)
Participantes.
Macroproyecto La Ciudad Universitaria y la Energía.
• Dr. Gerardo Ruiz Chavarría (Laboratorio de Fluidos).
• Fís. Jorge Pérez López (Laboratorio de Calor, Ondas y Fluidos)
• Fís. Magdalena Vera López (Laboratorio de Calor, Ondas y Fluidos)
• M. en C. Luis Manuel León Rossano (Laboratorio de Física Moderna)
• M. en C. Sergio Hernández Zapata• (Taller de Fluidos)• Dr. Eduardo A. Rincón Mejía (UACM)• Pamela Villamil Sapien (estudiante)• Roberto Pérez Martínez (estudiante)
Diseño y construcción de un sistema de refrigeración solar por absorción
![Page 4: Programa Transdisciplinario en Investigación y Desarrollo en Facultades y Escuelas Macroproyecto La Ciudad Universitaria y la Energía Universidad Nacional.](https://reader036.fdocuments.ec/reader036/viewer/2022081414/54d4d441497959c2518b45ed/html5/thumbnails/4.jpg)
Metas.
Macroproyecto La Ciudad Universitaria y la Energía.
• Desarrollo de un prototipo de alta eficiencia de un refrigerador de absorción.
• Formación de personal académico en el área de energía solar.
• Realización de tesis sobre refrigeración solar.
• Presentación de resultados en congresos y publicación en revistas del área
• Eventualmente, desarrollo de patentes.
Diseño y construcción de un sistema de refrigeración solar por absorción
![Page 5: Programa Transdisciplinario en Investigación y Desarrollo en Facultades y Escuelas Macroproyecto La Ciudad Universitaria y la Energía Universidad Nacional.](https://reader036.fdocuments.ec/reader036/viewer/2022081414/54d4d441497959c2518b45ed/html5/thumbnails/5.jpg)
Objetivos.
Macroproyecto La Ciudad Universitaria y la Energía.
• Diseño y puesta en funcionamiento de un refrigerador solar de alto rendimiento con base en ciclos de absorción de amoniaco .
• Construcción de un concentrador solar para alcanzar temperaturas en el intervalo 140-160 C.
• . Realización de cálculos numéricos para diseño y mejoras del refrigerador
• Determinación experimental de parámetros físicos, entre ellos el coeficiente de eficiencia (COP), la presión y la temperatura.
Diseño y construcción de un sistema de refrigeración solar por absorción
![Page 6: Programa Transdisciplinario en Investigación y Desarrollo en Facultades y Escuelas Macroproyecto La Ciudad Universitaria y la Energía Universidad Nacional.](https://reader036.fdocuments.ec/reader036/viewer/2022081414/54d4d441497959c2518b45ed/html5/thumbnails/6.jpg)
Estado actual del proyecto.
Macroproyecto La Ciudad Universitaria y la Energía.
ACTIVIDADES REALIZADAS:• Búsqueda bibliográfica• Obtención de curvas de radiación
solar en la Ciudad de México. Datos tomados en Ciudad Universitaria
• Evaluación de tipos de concentradores solares que se basan en la óptica de no enfoque
• Calculo de propiedades termodinámicas del amoniaco y de mezclas amoniaco-agua.
• Calculo del ciclo termodinámico• Determinación de características de
las componentes del prototipo• Programación de aparatos de
medida. .• Construcción de componentes
Diseño y construcción de un sistema de refrigeración solar por absorción
![Page 7: Programa Transdisciplinario en Investigación y Desarrollo en Facultades y Escuelas Macroproyecto La Ciudad Universitaria y la Energía Universidad Nacional.](https://reader036.fdocuments.ec/reader036/viewer/2022081414/54d4d441497959c2518b45ed/html5/thumbnails/7.jpg)
Diseño y construcción de un sistema de refrigeración solar por absorción
t
RADIACION SOLAR EN EL D.F.
• a) Curva de radiación solar (watts/m2) para un día soleado en la Ciudad de México. Datos tomados en el Taller de Meteorología de la Facultad de Ciencias, abril de 2005
• B) Curva de radiación solar (watts/m2) para un día nublado en la Ciudad de México. Datos tomados en el Taller de Meteorología de la Facultad de Ciencias, abril de 2005
Estado actual del proyecto.
![Page 8: Programa Transdisciplinario en Investigación y Desarrollo en Facultades y Escuelas Macroproyecto La Ciudad Universitaria y la Energía Universidad Nacional.](https://reader036.fdocuments.ec/reader036/viewer/2022081414/54d4d441497959c2518b45ed/html5/thumbnails/8.jpg)
Diseño y construcción de un sistema de refrigeración solar por absorción
Estado actual del proyecto.
CONCENTRADORES SOLARES
• Uso de espejos basados en la optica de no enfoque. No se necesita cambiar la orientación del espejo durante varias semanas.
• Se usa un espejo parabólico y se determina el perfil del absorbedor de radiación.
• Reducción del área del espejo para una concentración y ángulo de aceptación dados
• Para reducir perdidas por conveccíón el concentrador de radiación se coloca dentro de un tubo de vidrio.
![Page 9: Programa Transdisciplinario en Investigación y Desarrollo en Facultades y Escuelas Macroproyecto La Ciudad Universitaria y la Energía Universidad Nacional.](https://reader036.fdocuments.ec/reader036/viewer/2022081414/54d4d441497959c2518b45ed/html5/thumbnails/9.jpg)
Diseño y construcción de un sistema de refrigeración solar por absorción
Estado actual del proyecto.
CONCENTRADORES SOLARES
• Se elige un concentrador de radiación de sección circular y se determina la forma del espejo.
• El espejo se compone de una involuta y otra figura geométrica
• La orientación de los espejos es este-oeste.
• El material de fabricación de los espejos es aluminio superpulido.
• El coeficiente de reflectancia es 85 Min, mientras que el grosor de la lamina es de 0.4 mm.
![Page 10: Programa Transdisciplinario en Investigación y Desarrollo en Facultades y Escuelas Macroproyecto La Ciudad Universitaria y la Energía Universidad Nacional.](https://reader036.fdocuments.ec/reader036/viewer/2022081414/54d4d441497959c2518b45ed/html5/thumbnails/10.jpg)
Diseño y construcción de un sistema de refrigeración solar por absorción
Estado actual del proyecto.
CALCULO DE PROPIEDADES TERMODINAMICAS DE AMONIACO Y DE MEZCLAS AMONIACO-AGUA
• Temperaturas de saturación• Concentraciones de amoniaco en
fases líquida y gaseosa• Entalpía• Temperatura y presión críticas• Conductividad térmica• Viscosidad• Difusividad de vapor de amoniaco en
la solución acuosa• Volumen específico• Tensión superficial
![Page 11: Programa Transdisciplinario en Investigación y Desarrollo en Facultades y Escuelas Macroproyecto La Ciudad Universitaria y la Energía Universidad Nacional.](https://reader036.fdocuments.ec/reader036/viewer/2022081414/54d4d441497959c2518b45ed/html5/thumbnails/11.jpg)
Diseño y construcción de un sistema de refrigeración solar por absorción
Estado actual del proyecto.
ENTALPIA EN ESTADO DE SATURACION
• Calculo basado en documento “Thermophysical Properties of {NH3+H2O} Solutions for the Industrial design of Absorption Refrigeration Equipment”
• Formulas de entalpia evaluadas con software Scilab
• Uso de regla de fases de Gibbs.
![Page 12: Programa Transdisciplinario en Investigación y Desarrollo en Facultades y Escuelas Macroproyecto La Ciudad Universitaria y la Energía Universidad Nacional.](https://reader036.fdocuments.ec/reader036/viewer/2022081414/54d4d441497959c2518b45ed/html5/thumbnails/12.jpg)
Diseño y construcción de un sistema de refrigeración solar por absorción
Estado actual del proyecto.
CICLO TERMODINAMICO
Componentes del refrigerador• Evaporador• Absorbedor• Generador• Concentrador solar• Condensador• Valvula de expansión• Columna de rectificación
![Page 13: Programa Transdisciplinario en Investigación y Desarrollo en Facultades y Escuelas Macroproyecto La Ciudad Universitaria y la Energía Universidad Nacional.](https://reader036.fdocuments.ec/reader036/viewer/2022081414/54d4d441497959c2518b45ed/html5/thumbnails/13.jpg)
Diseño y construcción de un sistema de refrigeración solar por absorción
Estado actual del proyecto.
CICLO TERMODINAMICO
Refrigerador de ciclo intermitenteTemperatura de evaporación: -15 CVolumenes específicos de amoniaco:Líquido: 1.518 dm3/kgGas: 507.899 dm3/kgVariación de entalpía específica: h=1052.98 kJ/kgTemperatura del condensador: 40 CVolumenes específicos de amoniaco:Gas: 83.449 dm3/kgLíquido: 1.726 dm3/kgVariación en entalpía específica:h=-1099.26 kJ/kgTemperatura del generador: 150 C
![Page 14: Programa Transdisciplinario en Investigación y Desarrollo en Facultades y Escuelas Macroproyecto La Ciudad Universitaria y la Energía Universidad Nacional.](https://reader036.fdocuments.ec/reader036/viewer/2022081414/54d4d441497959c2518b45ed/html5/thumbnails/14.jpg)
Diseño y construcción de un sistema de refrigeración solar por absorción
Estado actual del proyecto.
CICLO TERMODINAMICO
Masa de amoniaco evaporada durante 1 ciclo: 7 kg.
Concentración de 60% en la solución rica en amoniaco
Concentraciones de amoniaco en las fases líquida y gaseosa a 150 grados:18% y 71% respectivamente
Masas totales en el sistema: Agua ----------- 5.0 kg Amoniaco ------ 7.5 kg
![Page 15: Programa Transdisciplinario en Investigación y Desarrollo en Facultades y Escuelas Macroproyecto La Ciudad Universitaria y la Energía Universidad Nacional.](https://reader036.fdocuments.ec/reader036/viewer/2022081414/54d4d441497959c2518b45ed/html5/thumbnails/15.jpg)
Diseño y construcción de un sistema de refrigeración solar por absorción
Estado actual del proyecto.
INTERCAMBIOS DE CALOR DURANTE EL PROCESO
A) En el generador:
19,300 kJ
B) En el condensador:
7,700 kJ
C) En el evaporador
7,400 kJ
![Page 16: Programa Transdisciplinario en Investigación y Desarrollo en Facultades y Escuelas Macroproyecto La Ciudad Universitaria y la Energía Universidad Nacional.](https://reader036.fdocuments.ec/reader036/viewer/2022081414/54d4d441497959c2518b45ed/html5/thumbnails/16.jpg)
Diseño y construcción de un sistema de refrigeración solar por absorción
Estado actual del proyecto.
VOLUMENES DE LAS SUSTANCIAS EN EL PROCESO
A) Mezcla de amoniaco-agua al 60%
15.5 litros
B) Amoniaco líquido en el evaporador
12.8 litros
C) Volumen de 7 kg de amoniaco a -15 grados y p=15 atm
3,550 litros
![Page 17: Programa Transdisciplinario en Investigación y Desarrollo en Facultades y Escuelas Macroproyecto La Ciudad Universitaria y la Energía Universidad Nacional.](https://reader036.fdocuments.ec/reader036/viewer/2022081414/54d4d441497959c2518b45ed/html5/thumbnails/17.jpg)
Actividades futuras.
Macroproyecto La Ciudad Universitaria y la Energía.
• Construcción de la primera versión del refrigerador.
• Puesta en operación del prototipo• Muestreo de variables
termodinámicas• Simulación matemática de procesos• Investigación de ciclos con más de
dos componentes (mezclas de amoniaco, agua e hidrógeno y de mezclas amoniaco, agua, butano)
• Propuesta de una versión mejorada• Desarrollo de tesis• Presentación de resultados en
congresos, conferencias, etc.
Nombre del Proyecto.
![Page 18: Programa Transdisciplinario en Investigación y Desarrollo en Facultades y Escuelas Macroproyecto La Ciudad Universitaria y la Energía Universidad Nacional.](https://reader036.fdocuments.ec/reader036/viewer/2022081414/54d4d441497959c2518b45ed/html5/thumbnails/18.jpg)
Referencias.
Macroproyecto La Ciudad Universitaria y la Energía.
Nombre del Proyecto.
1 .- In s titu to In te rn a c io n a l d e l F rio . E l a m o n ia c o c o m o re fri g e ra n te . A M V E d ic io n e s y M u n d i P re n sa . P rim e ra e d ic ió n . M a d rid , 2 0 0 0 . 1 6 9 p p . 2 .- R in c ó n , E .A . y F .A . O so rio . A n e w tro u g h lik e n o n im a g in g so la r c o n c e n tra d o r. J o u rn a l o f S o la r E n e rg y E n g in e e rin g . A S M E . 1 2 4 (2 0 0 0 ) 5 1 -5 4 . 3 .- B e ltra n , R .G . R e fri g e ra d o r so la r -c ic lo d e a b so rc ió n in te rm ite n te . C Y T E D . 8 p p . h ttp ://w w w .u c m .e s /in fo /g e r/in d e x 1 .h tm . G a ia , R .E ., H . B e sso n e y A . C o rte s . E n e rg ía so la r p a ra re fri g e ra c ió n d o m é stic a . A V E R M A 3 , 1 9 9 9 . 4 p p . 4 .- P a rk , Y .M , y S o n n ta g R .E ., T h e rm o d y n a m ic P ro p e rtie s o f A m m o n ia - W a te r m ix tu re s : a g e n e ra liz a d e q u a tio n o f s ta te a p p ro a c h . A S H R A E tra n s , 9 6 (1 9 9 0 ) 1 5 0 -1 5 9 . 5 .- M C o n d e E n g in e e rin g . T h e rm o p h y s ic a l p ro p e rt ie s o f { N H 3 + H 2 O } so lu tio n s fo r th e in d u s tria l d e s ig n o f a b so rp tio n re fri g e ra tio n e q u ip m e n t, fo rm u la tio n fo r in d u s tria l u se . M C o n d e E n g in e e rin g , Z u ri c h , 2 0 0 4 . 3 4 p p . 6 .- T e rra , A m m o n ia & A m m o n ia S o lu tio n , s to ra g e a n d h a n d lin g .T e rra In d u s trie s , 2 8 p p . 7 .- D e la n o A . D e s i g n A n a l y s is o f th e E in s te in R e frig e ra tio n C y c le . P h D T h e s is . G e o rg i In s titu te o f T e c h n o lo g y , 1 9 9 8