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Evaluación experimental del comportamiento del refrigerante R134a utilizado como fluido de trabajo en un colector/evaporador de placa plana de 0.08 m2.

Abstract:

El presente proyecto presenta los resultados de la evaluación experimental, del comportamiento del refrigerante R134a y R600a, utilizados como fluidos de trabajo en un colector/evaporador de placa plana de cobre, de una bomba de calor de expansión directa, asistida por energía solar. Los componentes colector/evaporador y condensador fueron diseñados como parte de un prototipo, cuyo objetivo fue reducir el área efectiva de ocupación del colector/evaporador, en función de las especificaciones del compresor. Con la metodología utilizada, se planteó una configuración en serie y se obtuvo como resultado un área óptima de 0.08 m2 Por otra parte, la bomba de calor consta de un compresor de velocidad variable de 1200 a 3000 rpm, así como de una válvula de expansión electrónica, que permite controlar el paso del refrigerante al sistema. Se instaló un sistema de monitoreo automatizado de 20 termocuplas en la superficie del colector/evaporador, obteniendo datos en tiempo real del comportamiento de la tubería del colector con la radiación solar. El COP de la bomba se estableció midiendo la elevación de temperatura en 5 kg de agua potable, debido a la transferencia de calor del condensador. Las condiciones ambientales fueron medidas con la ayuda de una estación meteorológica calibrada que valida los resultados y el procesamiento de datos fue realizado en el programa SITRAD. A partir de esto, se obtuvo información y resultados de las propiedades del refrigerante tanto R134a como R600a. Así como la influencia de las condiciones ambientales en el sistema. Las primeras pruebas se realizaron con el refrigerante R134a, pero debido al alto potencial de calentamiento global (GWP) de 1300, se llevó a cabo una transición al refrigerante R600a, ya que este último posee un potencial de calentamiento global (GWP) de 3. Los principales resultados de esta investigación fueron, la temperatura máxima del agua, alcanzada con el R134a fue de 40,2 °C en un lapso de 45 minutos y para el refrigerante R600a fue de 55 °C en un lapso de 75 minutos. Por otra parte, se estableció que además de la incidencia de radiación solar, la principal variable que afecta el funcionamiento de la bomba de calor es velocidad del viento y la posición del colector/evaporador. Finalmente se planteó un estudio comparativo de las propiedades de los dos refrigerantes y se deja un equipo totalmente instalado para futuras investigaciones.