Análisis del HFO-1234ze como alternativa ecológica en la refrigeración doméstica

Contenido principal del artículo

Cristian Andrés Andrade Terán http://orcid.org/0000-0002-0220-7481

Resumen

La refrigeración de alimentos es un proceso esencial en los hogares, por lo que un refrigerador doméstico se convierte en un electrodoméstico indispensable. Siendo este uno de los mayores consumidores de energía eléctrica y de contaminación por el refrigerante que ocupa para su funcionamiento, es importante buscar alternativas que mejoren este proceso. En este estudio se pretende implementar un HFO, el R12354ze, como alternativa ecológica en la refrigeración doméstica, en respuesta a las demandas ambientales para reducir el cambio climático y el deterioro de la capa de ozono. Mediante un análisis termodinámico y de transferencia de calor con simulaciones del ciclo de refrigeración y el comportamiento del fluido en el intercambio de calor utilizando software especializado y CFD, se presenta al HFO como una alternativa aceptable logrando parámetros de refrigeración en rango entre 5%-8 % de diferencia con refrigeradores comunes utilizados actualmente, con un costo ambiental de hasta un 99 % más bajo, sin alterar su eficiencia energética. Aprovechando las propiedades del HFO en el ciclo de refrigeración se logra mejorar el coeficiente de desempeño del ciclo de refrigeración en un 12 %.
Abstract 69 | PDF Downloads 25 PDF (English) Downloads 1

Citas

[1] ONU. (2019) Día Internacional de la Preservación de la capa de ozono, 16 de septiembre. [Online]. Available: https://bit.ly/31DBnQf
[2] D. Fahey, P. A. Newman, J. A. Pyle, B. Safari, M. P. Chipperfield, D. Karoly, D. E. Kinnison, M. Ko, M. Santee, and S. J. Doherty, Scientific Assessment of Ozone Depletion: 2018, Global Ozone Research and Monitoring Project-Report No. 58. World Meteorological Organization, 01 2018. [Online]. Available: https://bit.ly/3oil19H
[3] L. Höglund-Isaksson, P. Purohit, M. Amann, I. Bertok, P. Rafaj, W. Schöpp, and J. Borken-Kleefeld, “Cost estimates of the kigali amendment to phase-down hydrofluorocarbons,” Environmental Science & Policy, vol. 75, pp. 138–147, 2017. [Online]. Available: https://doi.org/10.1016/j.envsci.2017.05.006
[4] A. Mota-Babiloni, J. Navarro-Esbrí, A. Barragán, F. Molés, and B. Peris, “Drop-in energy performance evaluation of r1234yf and r1234ze(e) in a vapor compression system as r134a replacements,” Applied Thermal Engineering, vol. 71, no. 1, pp. 259–265, 2014. [Online]. Available: https://doi.org/10.1016/j.applthermaleng.2014.06.056
[5] A. Yataganbaba, A. Kilicarslan, and I. Kurtbas, “Exergy analysis of r1234yf and r1234ze as r134a replacements in a two evaporator vapour compression refrigeration system,” International Journal of Refrigeration, vol. 60, pp. 26–37, 2015. [Online]. Available: https://doi.org/10.1016/j.ijrefrig.2015.08.010
[6] M. O. McLinden, A. F. Kazakov, J. Steven Brown, and P. A. Domanski, “A thermodynamic analysis of refrigerants: Possibilities and tradeoffs for Low-GWP refrigerants,” International Journal of Refrigeration, vol. 38, pp. 80–92, 2014. [Online]. Available: https://doi.org/10.1016/j.ijrefrig.2013.09.032
[7] D. Sánchez, I. Arauzo, J. Catalán Gil, R. Cabello, R. Doménech, and E. Torrella, “Evaluación energética de una instalación frigorífica empleando refrigerantes de bajo GWP,” in CYTEF 2016 – VIII Congreso Ibérico | VI Congreso Iberoamericano de las Ciencias y Técnicas del Frío Coimbra-Portugal, 3-6 mayo, 2016, 05 2016. [Online]. Available: https://bit.ly/31EdI29
[8] W. C. Whitman and W. M. Jonhson, Tecnología de la refrigeración y aire acondicionado Tomo II. Editorial Paraninfo, 2000. [Online]. Available: https://bit.ly/34u3xiN
[9] N. Jara and C. Isaza-Roldan, “Análisis comparativo de sistemas de refrigeración doméstica utilizando refrigerantes R600a y R134a,” Revista I+T+C: Investigación, Tecnología y Ciencia, vol. 1, pp. 7–15, 08 2015. [Online]. Available: https://bit.ly/2TnGIXo
[10] GASSERVEI, “Ficha técnica R-1234ze,” GASSERVEI, Tech. Rep., 2020. [Online]. Available: https://bit.ly/3dUDJ2e
[11] Honeywell, “The environmental alternative to traditional refrigerants. solstice ze refrigerant (HFO-1234ze (E)),” Honeywell, Tech. Rep., 2018. [Online]. Available: https://bit.ly/3mhCY6d
[12] N. A. Lai, “Equations of state for HFO-1234ze(E) and their application in the study on refrigeration cycle,” International Journal of Refrigeration, vol. 43, pp. 194–202, 2014. [Online]. Available: https://doi.org/10.1016/j.ijrefrig.2013.11.011
[13] E. W. Lemmon, I. H. Bell, M. L. Huber, and M. O. McLinden, REFPROP Documentation Release 10.0. National Institute of Standards and Technology (NIST), 2018. [Online]. Available: https://bit.ly/3omeSct
[14] K. A. Klein and F. L. Alvarado, EES-Engineering Equation Solver. Version 6.648 ND, F-Chart Software, Middleton, 2004.
[15] G. A. Longo, S. Mancin, G. Righetti, and C. Zilio, “R1234yf and R1234ze(e) as environmentally friendly replacements of R134a: Assessing flow boiling on an experimental basis,” International Journal of Refrigeration,
vol. 108, pp. 336–346, 2019. [Online]. Available: https://doi.org/10.1016/j.ijrefrig.2019.09.008
[16] D. Sánchez, R. Cabello, R. Llopis, I. Arauzo, J. Catalán-Gil, and E. Torrella, “Energy performance evaluation of R1234yf, R1234ze(e), R600a, R290 and R152a as low-GWP R134a alternatives,” International Journal of Refrigeration, vol. 74, pp. 269–282, 2017. [Online]. Available: https://doi.org/10.1016/j.ijrefrig.2016.09.020
[17] ANSYS, ANSYS Fluent Theory Guide. SAS IP, Inc., 2013. [Online]. Available: https://bit.ly/3jk7GtC
[18] H. Benjumea, C. Isaza-Roldan, S. Rio, N. Jara, and J. Ospina, “Simulación del flujo de aire al interior de un refrigerador doméstico nofrost,” in VII Congreso Ibérico de Ciencias y Técnicas del Frío, 06 2014. [Online]. Available: https://bit.ly/2TnHwvE