[pt] O presente trabalho diz respeito ao desenvolvimento de um modelo semiteórico de simulação para um ciclo transcrítico de compressão de vapor empregando, como fluido refrigerante o dióxido de carbono, R744. Com base no modelo matemático dos componentes do ciclo (um compressor, uma válvula de expansão, um evaporador, um resfriador de gás, um acumulador de sucção e um intercambiador de calor), operando em regime permanente, foi proposto o desempenho de um sistema de ar condicionado automotivo, em condições de temperaturas ambientes elevadas.Um programa escrito em FORTRAN foi desenvolvido para calcular o desempenho do ciclo e os resultados foram comparados com dados experimentais publicados em McEnaney et al. (1999). As propriedades do R744 foram calculadas com subrotinas do pacote REFRIPROP, desenvolvido no NIST, EUA. / [en] The present work says respect to the development of a semitheoretical model of simulation for a transcrítico cycle of vapor compression using, as fluid cooling the dioxide of carbon, R744. On the basis of the mathematical model of the components of the cycle (a compressor, a valve of expansion, a gas evaporator, cooler, an accumulator of suction and a intercambiador of heat), operating in permanent regimen, was considered the performance of a automotivo conditional air system, in conditions of raised ambient temperatures. A program written in FORTRAN was developed to calculate the performance of the cycle and the results had been compared with experimental data published in McEnaney et al. (1999). The properties of R744 had been calculated with subroutines from REFRIPROP, developed at NIST, U.S.A.

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[EN] The use of ground source heat pump systems has spread during the last years. When designing, studying and optimizing this kind of systems, models are used, more or less detailed, which allow predicting the behavior of the system within the application minimum requirements. The installation studied in this thesis is located at Universitat Politècnica de València. In this report, the development of a global detailed model of this installation is presented, along with its validation using experimental data. The main objective is to obtain a model able to correctly predict the dynamic and static behavior of the system, both on a short- and a long-term basis. Prior to the model development, it is necessary to study the performance of the experimental system. Besides the system description, also an analysis of the performance of the installation during five years (from 2008 to 2012) is carried out. For this analysis, some characteristic parameters of the system behavior have been taken into account which are obtained from the experimental measurements corresponding to the typical operation of the installation, such as the average water temperatures, the building's thermal load, the partial load ratio, or the daily and seasonal performance factors. Since the study and analysis of these parameters is one of the aims of the present work, the calculation procedure and the formulas used for their determination are detailed, in some cases involving a highly complex raw data processing. From the short-term evolution study of the variables that represent the performance of the installation, the main characteristics of the system dynamic behavior are identified. The model will intend to reproduce these characteristics. On the other hand, the long-term performance parameters are studied as monthly averages. In this analysis, the characteristic trends of the system long-term performance are identified. The model should be able to also reproduce these trends. The global model has been developed using the TRNSYS software. A progressive incorporation strategy has been followed. At each step, the correct adjustment of the model is ensured by validating it with experimental data, allowing the identification of the influence that each component has on the final results. When including the ground source heat exchanger to the global model, it is evident the need for a new model for this component that can correctly reproduce both the dynamic and static response of the water temperature at the end of the pipes of the heat exchanger. Therefore, as a final step, a new ground source heat exchanger model has been developed, based on combining two different models: the g-function model in order to account for the long-term behavior of the ground temperature, and the B2G model, specifically developed for this application. The ground source heat exchanger model has been validated against experimental data from two different installations and, finally, it has been included into the global model of the system. The system global model developed has proved to be able to precisely reproduce the experimental results for the system performance, both on a short- and long-term basis, even after including the modifications that have occurred on the experimental installation along the years. Therefore, the model will be a useful tool for the development of future optimization strategies, together with the corresponding control algorithms. / [ES] En los últimos años se han extendido las instalaciones de climatización con bomba de calor acoplada al terreno. En el diseño, el estudio y la optimización de este tipo de instalaciones se utilizan modelos con mayor o menor nivel de detalle que permiten predecir el comportamiento del sistema dentro de unos requerimientos mínimos específicos de la aplicación en concreto. La instalación objeto de estudio de la presente tesis se encuentra situada en la Universitat Politècnica de València. A lo largo de esta memoria se presenta el trabajo de desarrollo de un modelo global detallado de esta instalación, así como su validación con datos experimentales. El objetivo perseguido es el de obtener un modelo capaz de predecir correctamente el comportamiento dinámico y estático de la instalación, tanto a corto como a largo plazo. Previo al desarrollo del modelo en sí, es necesario estudiar el comportamiento de la instalación experimental. Además de una descripción detallada del sistema, se realiza un análisis de su funcionamiento a lo largo de varios años (del año 2008 al 2012). Para este análisis se han tenido en cuenta diversos parámetros característicos del comportamiento energético del sistema, obtenidos a partir de las medidas experimentales registradas en el funcionamiento habitual de la instalación. Uno de los objetivos de esta tesis es precisamente el estudio y análisis de estos parámetros, por lo que se han detallado las fórmulas y el procedimiento de cálculo utilizado para su obtención, que en algunos casos puede presentar una gran complejidad en el manejo y tratamiento de los datos experimentales. A partir del estudio de la evolución a corto plazo de las variables representativas del funcionamiento de la instalación, se identifican las principales características del comportamiento dinámico del sistema, que se intentarán reproducir con el modelo desarrollado. Por su parte, el estudio de los parámetros característicos del funcionamiento a lo largo de varios años se realiza teniendo en cuenta los valores correspondientes a promedios mensuales. En este análisis se identifican también las tendencias características del comportamiento del sistema a largo plazo, que posteriormente el modelo global de la instalación deberá ser capaz de reproducir. El modelo global se ha desarrollado utilizando la herramienta TRNSYS. Para ello se ha seguido una estrategia de incorporación progresiva de componentes. En cada paso se asegura un correcto ajuste del modelo mediante su validación con datos experimentales, lo cual permite identificar y aislar los efectos de cada componente sobre los resultados finales. Al incluir el intercambiador enterrado en el modelo global, queda patente la necesidad de un nuevo modelo de intercambiador enterrado capaz de reproducir el comportamiento tanto dinámico como estático de la temperatura del agua a la salida del mismo. Así pues, como último punto de la tesis, se ha desarrollado un modelo de intercambiador enterrado, basado en la combinación de dos modelos distintos: el modelo \emph{g-function} para tener en cuenta el comportamiento a largo plazo de la temperatura del terreno y el modelo B2G, desarrollado específicamente para esta aplicación. Este modelo de intercambiador enterrado ha sido debidamente validado con datos experimentales pertenecientes a dos intercambiadores distintos y, posteriormente, se ha incluido en el modelo global de la instalación. El modelo global de la instalación desarrollado de esta forma consigue reproducir con precisión los resultados experimentales del funcionamiento del sistema tanto a corto como a largo plazo, incluso después de aplicar las mismas modificaciones que se han ido aplicando a la instalación experimental a lo largo de los años, y resulta ser, por tanto, una herramienta útil para el desarrollo de futuras estrategias de optimización energética, junto con los algoritmos de control correspondientes. / [CA] Als últims anys s'han estès les instal·lacions de climatització amb bomba de calor acoplada al terreny. En el disseny, l'estudi i la optimització d'aquest tipus d'instal·lacions s'utilitzen models amb major o menor nivell de detall que permeten predir el comportament del sistema dins uns requeriments mínims específics de l'aplicació en concret. La instal·lació objecte d'estudi de la present tesi es troba a la Universitat Politècnica de València. Al llarg d'aquesta memòria es presenta el treball de desenvolupament d'un model global detallat d'aquesta instal·lació, així com la seua validació amb dades experimentals. L'objectiu perseguit es el d'obtindre un model capaç de predir correctament el comportament dinàmic i estàtic de la instal·lació, tant a curt com a llarg termini. Prèviament al desenvolupament del model en sí, es necessari estudiar el comportament de la instal·lació experimental. A més de una descripció detallada del sistema, es realitza un anàlisi del seu funcionament al llarg de diversos anys (de l'any 2008 al 2012). Per a aquest anàlisi s'han considerat diversos paràmetres característics del comportament energètic del sistema, obtinguts a partir de les mesures experimentals registrades en el funcionament habitual de la instal·lació, com per exemple les temperatures mitjanes de l'aigua en diversos punts del sistema, la demanda tèrmica de l'edifici, el factor de càrrega parcial o els factors de rendiment diari i estacional. Un dels objectius d'aquesta tesi és precisament l'estudi i anàlisi d'aquestos paràmetres, pel que s'han detallat les fórmules i el procediment de càlcul emprat per a la seua obtenció, que en alguns casos pot presentar una gran complexitat en el tractament de les dades experimentals. A partir de l'estudi de la evolució a curt termini de les variables representatives del funcionament de la instal·lació, s'identifiquen les principals característiques del comportament dinàmic del sistema, que s'intentaran reproduir amb el model desenvolupat. Per altra banda, l'estudi dels paràmetres característics del funcionament al llarg de diversos anys es realitza tenint en compte els valors corresponents a promitjos mensuals. En aquest anàlisi s'identifiquen també les tendències característiques del comportament del sistema a llarg termini, que posteriorment el model global de la instal·lació deurà ser capaç de reproduir. El model global s'ha desenvolupat utilitzant la ferramenta TRNSYS. Amb aquest fi s'ha seguit una estratègia d'incorporació progressiva de components. A cada pas s'assegura un correcte ajust del model mitjançant la validació amb dades experimentals, la qual cosa permet identificar i aïllar els efectes de cada component sobre els resultats finals. Al incloure l'intercanviador soterrat en el model global, queda de manifest la necessitat d'un nou model d'intercanviador soterrat capaç de reproduir el comportament tant dinàmic com estàtic de la temperatura de l'aigua a la eixida del tub. Així, com últim punt de la tesi, s'ha desenvolupat un model d'intercanviador soterrat, basat en la combinació de dos models distints: el model \emph{g-function} per a tindre en comte el comportament a llarg termini de la temperatura del terreny i el model B2G, desenvolupat específicament per a aquesta aplicació. Aquest model d'intercanviador soterrat ha sigut degudament validat amb dades experimental de dos intercanviadors distints i, posteriorment, s'ha inclòs en el model global de la instal·lació. El model global de la instal·lació desenvolupat d'aquesta manera aconsegueix reproduir amb precisió els resultats experimentals del funcionament del sistema tant a curt com a llarg termini, inclús després d'aplicar-hi les mateixes modificacions que s'han anat aplicant a la instal·lació experimental al llarg dels anys, y resulta ser, per tant, una ferramenta útil per al desenvolupament de futures estratègies d'optimització energèti / Ruiz Calvo, F. (2015). Análisis y modelado de una instalación geotérmica para climatización de un conjunto de oficinas [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/54134

[EN] ABSTRACT In this work, a model of calculation for the design of cylindrical heat exchangers was developed for disinfection of soils and agricultural substrates in continuous. For this purpose, the ground is considered as a fluid, flowing through the central cylinder driven by a screw; though outer ring circulates a heat carrier which transfers heat to the agricultural substrate for its disinfestations, so that the transmission system is convective. For the dimensioning of the device thermodynamic properties of two types of agricultural substrates have been analyzed: a substrate red telzone and a substrate peat moss. Of each, density was calculated with averages 1169.603 kgm-3 and 300.23 kgm-3 respectively), specific heat (3.4 MJm-3°C-1 - 4.2 MJm-3°C-1), thermal conductivity (9.97 Jm-1s-1 and 8.6 Jm-1s-1) and thermal diffusivity (2.73 10-6 m-2s-1 and 2.45 10-6 m-2s-1) respectively. The influence of moisture and compaction in these parameters are analyzed. Furthermore we analyzed the convection system by three heat transfer: hot water, steam and hot air. Global transmission coefficient of the system was determined for each heat transfer, depending on the soil moisture content and velocity. A device has been built for the validation of the calculations. The heat transfer coefficient or film coefficient of the tested substrates, with the application of hot air, are: 0.73 J m-2s-1 and 0.65 Jm-2s-1 for red telzone and peat moss respectively. The testing of disinfection on a substrate red tezontle and substrate peat moss infected with fungus Fusarium oxysporum lycopersici, eliminated almost 100% of the colonies. After the disinfection jimote red plants (Solanum Lycopersicon, L.) were grown on the substrates treated and not developed affections. / [ES] RESUMEN En este trabajo se ha desarrollado un modelo de cálculo para el diseño de intercambiadores de calor de cilindros concéntricos para desinfección de suelos y sustratos agrícolas en continuo. Para ello se considera el sustrato agrícola como un fluido que circula por el cilindro central accionado por un tornillo sinfín; por la corona exterior circula un caloportador que cede el calor al sustrato a desinfectar, por lo que el sistema de transmisión es convectivo. Para el dimensionado del dispositivo se han analizado las propiedades termodinámicas de dos tipos de sustratos agrícolas: un sustrato telzone rojo y un sustrato peat moss. De cada uno de ellos se calculó la densidad con medias de 1169,603 kg m-3 y 300,23 kg m-3; calor específico (3,4 MJ m-3 ºC-1 y 4,1 MJ m-3 ºC-1); conductividad térmica (9,97 Jm-1s-1 y 8,6 Jm-1s-1) y difusividad térmica (2.73 10-6 m-2s-1, y 2,45 10-6 m-2s-1) respectivamente. Se analizó la influencia de la humedad y la compactación en estos parámetros. Por otra parte se ha analizado el sistema de convección de tres caloportadores: agua caliente, vapor de agua y aire caliente. De cada uno de ellos se determinó el coeficiente de transmisión de calor del sistema en función de la humedad y velocidad de circulación del sustrato. Se ha construido un dispositivo para la validación de los cálculos. Los coeficientes de película de los sustratos probados, con aplicación de aire caliente, son: 0,73 J m-2 s-1 y 0,65 J m-2 s-1 para telzone rojo y peat moss respectivamente Los ensayos de desinfección sobre ambos sustratos infectados con hongo Fusarium oxysporum lycopersici, eliminaron prácticamente el 100% de las colonias. Tras la desinfección, plantas de jimote rojo (Solanum lycopersicon, L.) fueron cultivadas sobre los sustratos tratados y no desarrollaron afecciones. / [CA] RESUM En aquest treball s'ha desenvolupat un model de càlcul per al disseny d'intercanviadors de calor de cilindres concèntrics per a desinfecció de sòls i substrats agrícoles en continu. Per fer això, es considera el sòl com un fluid que circula per un cilindre central accionat per un cargol sense fi; per la corona exterior circula un caloportador que cedeix la calor al sòl a desinfectar, per la qual cosa el sistema de transmissió és convectiu. Per al dimensionament del dispositiu s'han analitzat les propietats termodinàmiques de dos tipus de substrats: telzone roig i substrat peat moss. De cada un d'ells es va calcular la densitat amb mitjanes de 1169,603 kg m-3 y 300,23 kg m-3; calor específic (3,4-4,2 MJ m-3ºC-1); conductivitat tèrmica (9.97 J m-1s-1 i 8.6 J m-1s-1) i difusivitat tèrmica (2.73 10-6 m-2s-1 i 2,45 10-6 m-2s-1) respectivament. Es va analitzar la influència de la humitat i la compactació en aquests paràmetres. D'altra banda s'ha analitzat el sistema de convecció de tres termòfors: aigua calenta, vapor d'aigua i aire calent. De cada un d'ells es va determinar el coeficient de transmissió de calor del sistema en funció de la humitat i velocitat de circulació del substrat. S'ha construït un dispositiu per a la validació dels càlculs. Els coeficient de pel.lícula en els substrats probats amb aire calent són: 0,73 Jm-2s-1 i 0.65 Jm-2s-1 per a telzone roig i substrat peat moss respectivament. Els assajos de desinfecció sobre un substrat telzone roig i substrat peat moss infectats amb fong Fusarium oxysporum lycopersici L. van eliminar pràcticament el 100% de les colònies. Després de la desinfecció plantes de jimote vermell (Solanum lycopersicon, L.) van ser cultivades sobre els substrats tractats i no van desenvolupar afeccions. / Chávez Aguilera, N. (2016). ANÁLISIS DE SISTEMAS DE CONVECCIÓN EN EL TRATAMIENTO TÉRMICO DE SUELOS O SUSTRATOS AGRÍCOLAS PARA SU DESINFECCIÓN EN CONTINUO [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/61472

Cuando se activa el Metabolón de Transporte Iónico (MTI) formado por el Intercambiador de Na+/H+ (NHE1), la Anhidrasa Carbónica II (ACII) y el Intercambiador de Cl<SUP>-</SUP>/HCO<SUB>3</SUB><SUP>-</SUP> (AE3) se estimula la hipertrofia cardíaca (HC). Datos preliminares apoyan la hipótesis de que las proteínas que forman este MTI interaccionan funcionalmente. Sin embargo, todavía existen componentes del metabolón que no han sido identificados. Entre estos componentes se encuentran los co-transportadores de HCO<SUB>3</SUB><SUP>-</SUP> (NBC), la Anhidrasa Carbónica IV (ACIV) y XIV (ACXIV). En el presente Trabajo de Tesis Doctoral se propone, por lo tanto, explorar el rol de una de estas proteínas, la ACXIV, en procesos fisológicos y fisiopatológicos en el corazón. Se hipotetiza que AE3 interactúa con la isoenzima ACXIV, tanto física como funcionalmente, formando un MTI que maximiza el flujo de HCO<SUB>3</SUB><SUP>-</SUP> a través de la membrana. Se propone, además, que este metabolón es activado en ciertas condiciones patológicas como la HC.

La refrigeración es uno de los sectores del conocimiento que más aplicaciones tiene en el mundo. La tecnología de refrigeración más extendida es la de los sistemas por compresión de vapor. A lo largo de la historia estos sistemas han contribuido dos efectos negativos para el medio ambiente: la destrucción de la capa de ozono (que en la actualidad ha sido solucionado) y la emisión de gases de efecto invernadero (GEI) a la atmósfera. Una parte de las emisiones de GEI están relacionadas con los sistemas de refrigeración. Estas emisiones se deben principalmente a dos factores: las fugas de refrigerantes (emisiones directas) y la eficiencia energética de los sistemas (emisiones indirectas). Siendo las emisiones de GEI causantes en gran medida del cambio climático. Muchos de los refrigerantes que han sido usados en sistemas de refrigeración presentan altos valores de potencial de calentamiento atmosférico (PCA) y esto determina que estas sustancias contribuyan en gran medida al calentamiento global. En el caso de la refrigeración comercial el más extendido es el R404A, con un PCA de 3922. En los últimos años la Unión Europea expidió el Reglamento nº 517/2014 el cual establece que las sustancias fluoradas con PCA>150 deben ser reemplazadas en la mayor parte de los sistemas de refrigeración comercial. Es por ello por lo que el presente trabajo analiza y evalúa alternativas de reemplazo para el R404A. Inicialmente se realiza una revisión del estado del sector de la refrigeración comercial, y de los fluidos refrigerantes que han sido usados hasta la actualidad. Como consecuencia, se determina que las alternativas más viables son el R454C y el R455A. Con el fin de analizar los rendimientos teóricos, se simula el comportamiento de los refrigerantes en un ciclo termodinámico de compresión de vapor básico, utilizando el programa REFPROP v.9.1 para el cálculo de las propiedades termofísicas de los refrigerantes. La simulación se realiza bajo varias condiciones de operación y analizando la posibilidad de trabajar con intercambiador intermedio (II). La simulación muestra un decrecimiento tanto de los caudales másicos como de las capacidades frigoríficas de las alternativas con relación al R404A, mientras que los valores del COP son mayores. Por otro lado, la temperatura de descarga se mantiene bajo el límite permitido para los ensayos sin II, pero se incrementa peligrosamente al trabajar con II. Posteriormente, se realiza el análisis experimental en un banco de ensayos. El banco de pruebas está dotado de una serie de instrumentos de medición de temperatura, presión, caudal y consumo eléctrico que son monitorizados y almacenados en un ordenador. De los análisis experimentales, se determina que las alternativas presentan similares capacidades frigoríficas al R404A, pero también incrementa el rendimiento energético con relación a este fluido, por lo que los hace buenos candidatos para reemplazarlo. Así mismo, en ninguna condición al trabajar sin II la temperatura de descarga supera el límite establecido para evitar daños en el compresor. Por otro lado, el R454C y el R455A presentaron ligeros incrementos en la capacidad frigorífica y en la eficiencia energética al trabajar con II. Sin embargo, las temperaturas de descarga se incrementan en gran medida y podrían superar la temperatura límite sobre todo en altas tasas de compresión, por lo que no es recomendable utilizar el II. Debido a que el R454C y el R455A presentan bajos valores de PCA (que les permite cumplir con la normativa nº 517/2014), mayores valores de eficiencia energética que el R404A, y que se adaptan apropiadamente a su sistema, se convierten en buenas alternativas a corto plazo. Como consecuencia, se recomienda la utilización de estos refrigerantes para reducir las emisiones de CO2 equivalentes en sistemas de refrigeración comercial en aquellas aplicaciones que su carga no sobrepase la cantidad máxima permitida para r / La refrigeració és un dels sectors de coneixement que més aplicacions té al món. La tecnologia de refrigeració més estesa són els sistemes de compressió de vapor. Al llarg de la història, aquests sistemes han contribuït mitjançant dos efectes negatius per al medi ambient: l'esgotament de la capa d'ozó (en l'actualitat està sent ja poc a poc solucionat) i l'emissió de gasos d'efecte hivernacle (GEH) a l'atmosfera. Una part de les emissions de GEH estan relacionades amb els sistemes de refrigeració. Aquestes emissions es deuen principalment a dos factors: les fugues de refrigerants (emissions directes) i l'eficiència energètica dels sistemes (emissions indirectes). Per ésser les emissions de GEH les causants en gran mesura del canvi climàtic. Molts dels refrigerants que han estat emprats en sistemes de refrigeració presenten alts valors de potencial d'escalfament atmosfèric (PEA) i això determina que aquestes substàncies contribueixin en gran mesura a l'escalfament global. En el cas de la refrigeració comercial, el més estès és el R404A, amb un PEA de 3922. En els últims anys, la Unió Europea va aprovar el Reglament nº 517/2014, el qual estableix que les substàncies fluorades amb PEA>150 han de ser reemplaçades en la major part dels sistemes de refrigeració comercial. És per això que el present treball analitza i avalua alternatives per reemplaçar al R404A. Inicialment es realitza una revisió de l'estat del sector de la refrigeració comercial, i dels fluids refrigerants que han estat usats fins a l'actualitat. Com a conseqüència es determina que les alternatives més viables són el R454C i el R455A. Per tal d'analitzar els rendiments teòrics se simula el comportament dels refrigerants en un cicle termodinàmic de compressió de vapor bàsic utilitzant el programa REFPROP v.9.1 per al càlcul de les propietats termofísiques dels refrigerants. La simulació es realitza sota diverses condicions d'operació i tenint en compte la possibilitat de treballar amb un intercanviador intermedi (II). La simulació mostra un decreixement tant dels cabals màssics com de les capacitats frigorífiques de les alternatives amb relació al R404A, mentre que els valors del COP resulten majors. D'altra banda, la temperatura de descàrrega es manté sota el límit permès per als assajos sense II, però s'incrementa perillosament quan es treballar amb II. Posteriorment, es realitza l'anàlisi experimental a un banc d'assajos. El banc de proves inclou sensors de mesura de temperatura, pressió, consum i cabals. Dels resultats experimentals es pot determinar que les alternatives de baix PEA presenten similars capacitats frigorífiques al R404A, però addicionalment incrementem el seu rendiments energètic amb relació al HFC. Així mateix, sense II, no supera el límit establert de temperatura de descàrrega a cap condició. Per tant, aquests refrigerants poden ser bons candidats per reemplaçar al R404A en sistemes de refrigeració comercial. D'altra banda, el R454C i el R455A presenten lleugers increments en la capacitat frigorífica i en l'eficiència energètica en treballar amb II. No obstant això, les temperatures de descàrrega s'incrementen en gran mesura i podrien superar la temperatura límit en altes taxes de compressió, de manera que no és recomanable utilitzar el II per evitar danys en el compressor i pels mínims beneficis energètics que aporta. Donat que R454C i el R455A presenten baixos valors de PEA (que els permet complir amb la normativa europea per al control i reducció de gasos fluorats d'efecte hivernacle), majors valors d'eficiència energètica que el R404A i s'adapten apropiadament als seus sistemes, es converteixen en bones alternatives a curt termini. Com a conseqüència, es recomana la utilització d'aquests refrigerants per reduir les emissions de CO2 equivalents dels sistemes de refrigeració comercial en aquelles aplicacions que la seua càrrega no sobrepasse la quantitat / Refrigeration is a sector of knowledge with a relevant number of applications around the world. The most widespread refrigeration technology is the vapor compression system. Throughout history, these systems are having a negative contribution to the environment through two negative effects: the ozone layer depletion (which is being solved today) and the emission of greenhouse gases (GHGs) into the atmosphere. A significant part of GHG emissions are related to the operation of refrigeration systems, mainly due to two factors: the accidental leakage of refrigerants (direct emissions) and the energy used by these systems (indirect emissions). GHG emissions are largely responsible for climate change. Many of the working fluids used in refrigeration systems have high values of global warming potential (GWP) and, therefore, these substances have a significant contribution to the increase of the global mean temperature. In the case of commercial refrigeration, the most commonly fluid is R404A, with a GWP of 3922. In the recent years, HFC refrigerants are being controlled by the European Regulation No. 517/2014, which states that fluorinated gases with GWP above 150 should be replaced in most of the commercial refrigeration applications. Due to this situation, the present study analyzes and evaluates the feasibility of low GWP alternatives to R404A. First, the state of art of the commercial refrigeration sector is reviewed, and the main properties of the refrigerants have been proposed to date are presented. As a result, it is determined that the most viable alternatives are R454C and R455A. The behaviour of the refrigerants in a basic thermodynamic vapour compression cycle is simulated to analyse the theoretical performance, using the REFPROP v.9.1 program to calculate the thermophysical properties of the refrigerants. The simulation is carried out considering several operating conditions and analysing the possibility of working with intermediate heat exchanger (IHX). The simulation shows a decrease in both the mass flow rate and the refrigeration cooling capacity of the alternatives in comparison to R404A, while the COP is always higher for the new mixtures. Besides, the discharge temperature for the tests without IHX is below the limit, but it increases when working with IHX. Then, the experimental analysis is carried out in a refrigeration test bench. The test bench is also equipped with sensors for a continuous measurement and display of the temperature, pressure, flow and electrical consumption in different parts of the circuit. The experimental results show that R454C and R455A have similar cooling capacity to that of R404A, but they also have higher energy performance in comparison to this fluid, and therefore they can be considered good candidates to replace it. Likewise, when the IHX is not used, the discharge temperature never exceeds the established safety limit. On the other hand, R454C and R455A showed a slight increase in cooling capacity and energy performance when working with IHX. However, the discharge temperature increases greatly and could exceed the limit temperature, especially at high compression rates, so it is not advisable to use the IHX. Because R454C and R455A have low GWP values (which allows them to comply with European Regulations for the control and reduction of fluorinated greenhouse gases), higher values of energy performance than R404A, and they can be adapted appropriately to its system, they become good alternatives in the short term. Therefore, the use of these refrigerants is recommended to reduce CO2 equivalent emissions in commercial refrigeration systems in applications which refrigerant charge does not exceed the maximum allowed for slightly flammable refrigerants. / Haro Ortuño, JR. (2018). ESTUDIO DE FLUIDOS FLUORADOS DE BAJO POTENCIAL DE CALENTAMIENTO ATMOSFÉRICO PARA APLICACIONES DE BAJA TEMPERATURA EN REFRIGERACIÓN COMERCIAL [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/114826

Ces travaux de thèse visent à concevoir et étudier une unité d'échangeur de chaleur air-MCP en tant que solution passive a la problématique du contrôle de confort thermique dans les bâtiments pendant l'été, fournissant des directives de conception et une intégration facile aux bâtiments. Les MCP présentent une grande capacité de stockage par unité de volume, ce qui leur permet de contribuer à la réduction de la consommation d'énergie liée aux applications de rafraîchissement. Bien qu'ils présentent certains inconvénients, en tant que faible conductivité thermique, notamment dans les PCM commerciaux, une conception bien détaillée est nécessaire pour atteindre des performances thermiques adéquates.La première partie de cette thèse examine les systèmes existants à travers une étude bibliographique, mettant en évidence la relation géométrique avec la physique et la performance thermique. Cette recherche a fourni les bases pour le développement d'une conception d'une unité air-MCP, suivant une méthodologie de résolution de problèmes développée par le laboratoire I2M. Une matrice de mots-clés a été obtenue à partir des phénomènes physiques et de l'analyse fonctionnelle de l'unité. A partir de cette matrice, l'analyse des brevets a inspiré la conception qui a abouti à un échangeur de chaleur air-PCM à faisceau tubulaire avec des tubes verticaux alignés perpendiculairement au flux d'air.Le développement d'outils de conception et d'intégration dans les bâtiments a été recherché au moyen d'une modélisation permettant de prédire avec précision les performances thermiques du système. Les modèles simplifiés sont préférés pour cette tâche. Néanmoins, ils peuvent sous-estimer les performances réelles si les phénomènes physiques impliqués ne sont pas correctement comptabilisés. Alors,des approches expérimentales locales et globales ont été utilisées pour parvenir à une compréhension de la physique associée aux cycles de charge et de décharge dans l'unité air-MCP. Pour cela, un banc d'essai a été installé, mesurant la température et le débit d'air dans différentes conditions d'entrée, accompagné d'un suivi visuel à travers des images numériques. Les traitements d'images et des données ont été utilisés pour obtenir des indicateurs de performance thermique et des corrélations équivalentes en utilisant des nombres adimensionnels connus pour les mécanismes de transfert de chaleur convectifs-conducteurs dans le PCM.Ces découvertes ont permis de développer des modèles de résistance thermique et d'enthalpie qui rendent compte de la complexité des phénomènes impliqués dans l'unité pour la prédiction de la performance. Enfin, la performance thermique du système a été testée dans deux applications de bâtiments : en tant qu'unité mobile dans une maison PEH à Gradignan dans un bureau du labo I2M. / The present work aims to design and study an air-PCM heat exchanger unit as a passive solution for thermal comfort assessment in buildings during summertime, providing tools to ease the design and building integration. The PCM present a large storage capacity per volume unit where by, they can contribute to the reduction of the energy consumption related to cooling applications. Although, theyshow some drawbacks, as a low thermal conductivity in commercial PCM, so a wellthought design of these kind of systems is necessary to achieve adequate thermal performances.The first part of this thesis surveys the existing systems through a literature review,highlighting the geometry relation with the physics and thermal performance. This search provided the bases for the development of an air-PCM unit design, following a problem-solving methodology developed by the I2M laboratory. A keyword matrix was obtained from the physical phenomena and functional analysis of the unit. From this matrix, the patents analysis provided inspiration for the design resulting in a tubebundle air-PCM heat exchanger with vertical tubes aligned perpendicular to the airflow.The development of design and integration in buildings tools was sought through a modeling that can accurately predict the thermal performance of the system.Simplified models are preferred for this task. Nevertheless, they can under predict the actual performance if the physical phenomena involved is not properly accounted. Then, local and global experimental approaches were used to achieve anunderstanding of the physics associated with charging and discharging cycles in theunit. For this, a test bench was installed, measuring temperature and airflow underdifferent in let conditions, accompanied by a visual tracking through digital images.Image and data processing were used to obtain thermal performance indicators and equivalent correlations using known dimensionless numbers for convective conductive heat transfer mechanisms in the PCM.These findings allowed the development of thermal models based on energy balances, that accounted the complexity of phenomena involved in the unit for performance prediction. Finally, the thermal performance of the system was tested intwo buildings applications: as a mobile unit in a PEH house in Gradignan and as anactive façade in a building in Talence. / El presente trabajo tiene como objetivo diseñar y estudiar una unidad intercambiador de calor aire-PCM como presentan una solución pasiva al conforttérmico en edificios durante el verano, proporcionando herramientas para facilitar el diseño y la integración en edificios. Los PCM una gran capacidad de almacenamiento por unidad de volumen, por lo que pueden contribuir a la reducción del consumo de energía relacionado con las aplicaciones de refrigeración. Estos materiales presentan algunos inconvenientes en cual su uso, como una baja conductividad térmica, típica en PCM comerciales, por lo es necesario un diseño que tome en cuenta esta problemática para lograr rendimientos térmicos adecuados. La primera parte de esta tesis examina los sistemas existentes a través de unarevisión de la literatura, destacando la relación de geometría con los fenómenos físicos y el rendimiento térmico. Esta búsqueda proporcionó las bases para el desarrollo de un diseño de unidad aire-PCM, siguiendo una metodología de resolución de problemas desarrollada por el laboratorio I2M. Se obtuvo una matrizde palabras clave a partir de los fenómenos físicos y el análisis funcional de launidad. A partir de esta matriz, el análisis de patentes proporcionó inspiración para el diseño que dio como resultado un intercambiador de calor PCM de aire y haz detubos verticales alineados perpendicularmente al flujo de aire.El desarrollo del diseño y la integración en herramientas de edificios se buscó através de un modelo que pudiese predecir con precisión el rendimiento térmico delsistema. Los modelos simplificados son los preferidos para esta tarea. Sin embargo,su poder de predicción puede verse afectada si los fenómenos físicos involucradosno se contabilizan adecuadamente. Es por ello que se utilizaron enfoques experimentales locales y globales para lograr una comprensión de la física asociadacon los ciclos de carga y descarga en la unidad. Se realizó una instalación de unbanco de pruebas, que permitió mediciones de temperatura y flujo de aire en diferentes condiciones de entrada, acompañado de un seguimiento visual a travésde imágenes digitales. El procesamiento de imágenes y datos se utilizó para obtener indicadores de rendimiento térmico y correlaciones a partir de números adimensionales relacionados con mecanismos de transferencia de calor porconvección y conducción en el PCM.Estos hallazgos permitieron el desarrollo de modelos térmicos para la predicción delrendimiento, basados en balances de energía de cada volumen de control.Finalmente, el rendimiento térmico del sistema se probó en dos aplicaciones deedificios: como una unidad móvil en una casa PEH en Gradignan y dentro de una oficina del laboratorio I2M.

En reactores de agua a presión, las secuencias de accidente severo con rotura de tubos del generador de vapor (conocidas por sus siglas en inglés SGTR, Steam Generator Tube Rupture) son dominantes del riesgo, a pesar de ser sucesos de muy baja probabilidad. Su importancia reside en la potencial liberación de radiactividad, en forma de aerosol, que supondrían desde el circuito primario al medio ambiente, sin intervención de la contención. Sin embargo, las partículas radioactivas podrían retenerse parcialmente en el secundario del generador de vapor aun cuando no quedara agua en el mismo. La ausencia de información sobre la capacidad del generador de vapor para atenuar el Término Fuente en condiciones secas, ha impedido su consideración en los estudios probabilistas de seguridad y en las guías de gestión de accidentes severos. Este trabajo describe las principales actividades y resultados de un programa experimental centrado en el estudio de la retención de aerosoles que se produce en la etapa de rotura del secundario de un generador de vapor seco. El trabajo está enmarcado en la contribución del CIEMAT al proyecto ARTIST (2003-2008) que ha sido financiada por el Consejo de Seguridad Nuclear. El objetivo general del trabajo fue desarrollar una base de datos de retención de productos de fisión en la etapa de rotura del secundario de un generador de vapor seco durante una secuencia SGTR de accidente severo. Los objetivos específicos del programa eran estimar tanto la influencia del campo de velocidades del gas, como la influencia de la naturaleza de las partículas en la retención de aerosoles en el haz de tubos. Para ello, se construyó una maqueta de tamaño intermedio con dimensiones y geometría representativas de una etapa un generador de vapor real. La caracterización aerodinámica del flujo en la etapa de rotura se realizó utilizando la técnica de velocimetría por imágenes de partículas (conocida por sus siglas en inglés PIV). La influencia de la naturaleza de la part / Sánchez Velasco, FJ. (2008). Experimental characterization of aerosol retention in the break stage of a dry steam generator in SGTR sequences [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/3839