Análisis paramétrico del sistema de aire acondicionado con un estudio comparativo a condiciones reales de operación del buque OPV

Abstract

Los sistemas de refrigeración y acondicionamiento del aire en embarcaciones representan el 38% de los consumos totales de energía eléctrica. Esto se debe principalmente el diseño de sistemas de aire acondiciones en buques se realiza a partir de normas que no se ajustan a las condiciones de funcionamiento, tecnologías y materiales utilizados en las embarcaciones ni a las actividades realizadas en las mismas. Todo esto lleva a que los sistemas de aire acondicionados presenten sobredimensionamiento para cumplir con las necesidades de confort en el interior de los buques y esto desarrolla una baja en la eficiencia energética con impactos negativos en los costos de operación. En este trabajo se estudia el sistema de aire acondicionado de una embarcación de 93 m de eslora y 14 m de manga con 4081 m3 refrigerados a diferentes temperaturas de control entre los 18 y 27 °C, utilizando dos metodologías para el cálculo de carga térmica norma ISO 7547 y CLDT/SCL/CLF de ASHRAE, además de análisis exergéticos y exergoeconómicos que permitan conocer el comportamiento y desempeño energético del sistema. En la investigación se obtuvieron los valores de carga térmica, carga de enfriamiento, consumo de potencia eléctrica, consumo de combustible, emisiones de CO2 equivalentes, flujo exergético de carga de enfriamiento, flujo exergético de carga térmica, flujo exergético de irreversibilidades, eficiencia exergética, los costos de flujo exergético de carga de enfriamiento, carga térmica e irreversibilidades, el factor exergoeconómico e indicador de costo de generación de carga de enfriamiento por unidad de volumen y exergía de carga térmica para las diferentes temperaturas de control. Los resultados de la investigación muestran que con la metodología propuesta por la norma ISO 7547 se presenta valores de carga térmica inferiores a los obtenidos por ASHRAE, pero su carga de enfriamiento es mayor debido a los factores de confiabilidad utilizados para mantener el confort térmico debido a las cargas no tenidas en cuenta (Carga térmica por equipos menores), entre otros. Del análisis exergética cabe resaltar una mayor destrucción de exergía y menor eficiencia utilizando la norma ISO respecto a ASHRAE, tal diferencia se incrementa al decrementar la temperatura de control más baja. Por último, se aprecia en el análisis exergoeconómico una diferencia de costo total promedio que no alcanza los 8064 dólares por año en todas las temperaturas de control estudiadas.