Máquina de refrigeración de ciclo en cascada con un solo compresor

Abstract

El objetivo del presente documento ha sido obtener una nueva tecnología para un ciclo termodinámico de obtención de frío, del tipo refrigeración en cascada con un solo compresor, que puede alcanzar un amplio rango de temperaturas frías. La particularidad reside en que la tecnología utilizada permite obtener el frío de una manera más eficiente que las que ahora se utilizan, logrando un ahorro en el consumo. Se ha centrado el proyecto en una industria de alimentos congelados, concretamente se ha definido un flujo horario de canelones que sirve como punto de partida para definir las necesidades térmicas del ciclo. Se ha estudiado la evolución del ciclo desde un esquema inicial, a partir del cual se realizan los cambios necesarios con el fin de obtener un ciclo termodinámico definitivo que de un mayor rendimiento y, por tanto, mayor ahorro de energía cumpliendo las especificaciones marcadas en un principio. Este ciclo final obtenido hace uso de una mezcla de componentes como mezcla refrigerante e incorpora el uso de una columna de destilación química; elemento clave para el ahorro energético que al final se logra. Además, se idea un método con el que obtener agua caliente sanitaria a partir de un flujo de calor que en un principio iba a ser liberado al ambiente. Se aumenta así el ahorro de energía consumida por la empresa, ya que se pueden satisfacer con ello necesidades concretas como son la higiene de los trabajadores o la desinfección de utensilios y máquinas. Mediante el uso de un programa de simulación, se comprueba como la teoría estudiada se comportaría en la realidad obteniendo el resultado que el ciclo es completamente viable pues se obtienen en cada punto las características esperadas. A través de un programa de elementos finitos se comprueba que el núcleo del alimento a congelar adquiera la temperatura deseada en el tiempo que marca la normativa. Se realiza una comparativa entre la potencia requerida en el ciclo del proyecto y las que serían necesarias para algunos ciclos usados actualmente con las mismas necesidades térmicas, con el fin de cuantificar numéricamente el ahorro en energía eléctrica obtenido. Finalmente, se realiza un presupuesto aproximado para saber el coste de la instalación termodinámica y un análisis ambiental del uso de los refrigerantes empleados.