Desarrollo de un Modelo Dinámico Reducido de un Sistema de Refrigeración Industrial basado en el Ciclo de Compresión de Vapor

Abstract

Las instalaciones de producción de frío por compresión de vapor suponen un alto porcentaje de consumo energético, por lo que es esencial disponer de herramientas para optimizar de su diseño y facilitar su mantenimiento. Para ello se emplean los modelos matemáticos con los cuales poder simular y predecir su comportamiento tanto en régimen estacionario como transitorio, y en particular, el de los intercambiadores de calor que las constituyen.

El método de los límites móviles (LM) es particularmente interesante por su grado de exactitud y rapidez de ejecución. Con él se calculan los límites de las zonas de flujo en las que se distribuye el refrigerante aplicando volúmenes de control de límites variables. En la zona bifásica los volúmenes de líquido y vapor saturados están relacionados por la fracción media de huecos (FMH), que con frecuencia se toma como invariante con el tiempo, y solo se considera como variable en los problemas con transitorios severos, en los aparecen o desaparecen zonas en el intercambiador. Por otra parte, de las muchas expresiones existentes en la literatura para la FMH, con frecuencia se usan las correlacionadas con el deslizamiento.

En este trabajo se presenta el modelo para los intercambiadores de calor del ciclo de compresión que se han desarrollado con el método LM, incluyéndose también los modelos estacionarios de los equipos de caudal másico, todo ello programado con Matlab. En las ecuaciones del modelo se pueden incorporar diferentes expresiones de la FMH, cuyos resultados se analizan, y comparan, junto con el empleo de diferentes expresiones para el deslizamiento. Se comprueba que los resultados dependen de las características de los transitorios analizados, pudiéndose usar como solución de compromiso la correlación de Zivi.

Así mismo, se comprueba que el modelo es más robusto cuando se considera variable la FMH, y que para los transitorios estudiados, es indistinto tomar cualquiera de los métodos existentes para resolver la tempe