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Diseño y modelado de un transformador térmico de doble etapa para recuperación de calor de desecho con control automático en función de la energía a revalorizar

dc.rights.licensehttp://creativecommons.org/licenses/by-nc/4.0 - Atribución-NoComerciales_MX
dc.contributorROSENBERG JAVIER ROMERO DOMINGUEZes_MX
dc.contributor.authorCARMEN VALERIA VALDEZ MORALESes_MX
dc.contributor.otherdirector - Directores_MX
dc.coverage.spatialMEX - Méxicoes_MX
dc.date2019-05-20
dc.date.accessioned2019-05-28T11:39:18Z
dc.date.available2019-05-28T11:39:18Z
dc.identifier.urihttp://riaa.uaem.mx/handle/20.500.12055/712
dc.descriptionRESUMEN Un transformador térmico de doble etapa por absorción (DSHT) es un dispositivo que revaloriza la calidad de calor de desecho con una fuente relativamente baja entre 60 - 80°C, aprovechando el calor residual en algún otro proceso que lo requiera, sin embargo este sistema cuenta con una gran cantidad de variables, más de cien; lo cual dificulta mantener condiciones de operación estables y por largo tiempo. En la literatura se muestran análisis teóricos de transformador térmico de doble etapa, sin embargo no existen datos experimentales de un DSHT operando con mezcla Carrol/Agua, por lo que no se tiene certeza de datos reales que indiquen cual es el mejor diseño o mezcla para aprovechar estos sistemas y poder recuperar la mayor energía posible. Así como los COP y GTL que muestren cuales son las condiciones de operación que permiten obtener valores mayores a 100 °C en el absorbedor del transformador térmico, ya que no se tienen repetitividad en los datos. En la presente tesis se muestra el modelo termodinámico de un diseño de un transformador térmico de doble etapa por absorción utilizando la mezcla Carrol /Agua, se construyó, instaló y evaluó en condiciones experimentales de operación para validar el modelo termodinámico Se realizaron pruebas experimentales con tres diseños del transformador térmico, siendo el tercer diseño el mejor, las temperaturas obtenidas conducen a una temperatura de interés del proceso de absorción entre 100.30 y 101.54°C en estado estable para primera etapa y 106.47 y 107.14 °C para segunda etapa. El COP calculado fue de 0.21 a 0.33 con GTL de 23.20 y 37.69 °C. Se obtuvieron pruebas muy similares para DSHT. Se realizó un análisis del sistema para detectar cuál de las variables es la que mayor problema causaba, siendo el flujo de los sistemas de calentamiento y temperaturas de los mismos los que más afectaban. La adecuada metodología de diseño permitió obtener las ganancias del controlador PI de forma analítica y predecir su comportamiento aproximado en simulación. El control propuesto se implementó utilizando software y hardware de instrumentación virtual, un sensor de flujo adecuado y el diseño de una válvula regulada de bajo costo utilizando un servomotor y una válvula de esfera convencional. Los resultados experimentales muestran que: (i) debido a la presencia de ruido en las mediciones de los sensores es preferible un controlador con ganancias mesuradas ya que de otro modo se amplifica el ruido presente en la medición en deterioro del desempeño en estado estable y transitorio en lazo cerrado y (ii) la primera etapa del DSHT controlado de forma automática con un controlador PI en el calor de entrada del generador de esta etapa puede compensar en medio minuto las perturbaciones en la temperatura de entrada manteniendo las condiciones de equilibrio para lograr una revalorización continua de calor de desecho.es_MX
dc.descriptionSUMMARY A double-stage heat transformer (DSHT) is a device that revaluates the quality of waste heat with a relatively low source between 60 - 80 ° C, taking advantage of the residual heat in some other process that requires it, however this system has a large number of variables, more than a hundred; which makes it difficult to maintain stable operating conditions and for a long time. In the literature theoretical analyzes of double stage thermal transformer are shown, however there is no experimental data of a DSHT operating with water/Carrol mixture, so there is no certainty of real data that indicate which is the best design or mixture for take advantage of these systems and be able to recover as much energy as possible. As well as the COP and GTL that show which are the operating conditions that allow to obtain values higher than 100 ° C in the thermal transformer absorber, since there is no repeatability in the data. In the present thesis the thermodynamic model of design of a thermal transformer the double stage by absorption using the wáter/Carrol mixture was constructed, installed and evaluated under experimental conditions of operation to validate the thermodynamic model. Experimental tests were carried out with three designs of the thermal transformer, with the third design being the best, the temperatures obtained lead to a temperature of interest of the absorption process between 100.30 and 101.54 ° C a stable state for the first stage and 106.47 and 107.14 ° C the second stage. The calculated COP was 0.21 to 0.33 with GTL of 23.20 and 37.69 ° C. Very similar tests were obtained for DSHT. An analysis of the system was carried out to detect which of the variables caused the greatest problem, the flow of the heating systems and temperatures of which affected the most. The adequate design methodology allowed to obtain the PI controller's gains analytically and predict their approximate behavior in simulation. The proposed control was implemented using virtual instrumentation software and hardware, an adequate flow sensor and the design of a low - cost regulated valve using a servomotor and a conventional ball valve. The experimental results show that: (i) due to the presence of noise in the measurements of the sensors a controller with measured gains is preferable since otherwise the noise present in the measurement in deterioration of the steady-state and transitory performance is amplified in closed loop and (ii) the first stage of the DSHT controlled automatically with a PI controller in the input heat of the generator of this stage can compensate in half a minute the disturbances in the inlet temperature while maintaining the equilibrium conditions to achieve a continuous revaluation of waste heat.es_MX
dc.formatpdf - Adobe PDFes_MX
dc.languagespa - Españoles_MX
dc.publisherEl autores_MX
dc.rightsopenAccess - Acceso Abiertoes_MX
dc.subject7 - INGENIERÍA Y TECNOLOGÍAes_MX
dc.subject.other33 - CIENCIAS TECNOLÓGICASes_MX
dc.titleDiseño y modelado de un transformador térmico de doble etapa para recuperación de calor de desecho con control automático en función de la energía a revalorizares_MX
dc.typedoctoralThesis - Tesis de doctoradoes_MX
uaem.unidadInstituto de Investigación en Ciencias Básicas y Aplicadas (IICBA) - Instituto de Investigación en Ciencias Básicas y Aplicadas (IICBA)es_MX
uaem.programaDoctorado en Ingeniería y Ciencias Aplicadas - Doctorado en Ingeniería y Ciencias Aplicadases_MX
dc.type.publicationacceptedVersiones_MX
dc.audienceresearchers - Investigadoreses_MX


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  • Colección Tesis Posgrado [2023]
    Se trata de tesis realizadas por estudiantes egresados de programas de posgrado de nuestra institución.

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