Resumen de Diseño y construcción de un banco de ensayos para el desarrollo y caracterización de equipos térmicos de pequeña potencia

Joaquin Andrés Rodríguez Carabias, Joan Carles Bruno, Alberto Coronas Salcedo

• Las aplicaciones de poligeneración de pequeña potencia principalmente enfocadas al sector terciario y que integran habitualmente equipos activados térmicamente como son máquinas de refrigeración por absorción, equipos ORC, equipos de desalación térmica, etc con plantas de generación distribuida de energía eléctrica como pequeños motores alternativos, microturbinas de gas, etc., están todavía en vías de desarrollo. En parte esto es debido a que se desconoce el comportamiento real de estos equipos en condiciones concretas de operación. Por lo que es preciso ensayarlos para determinar de forma adecuada sus prestaciones técnicas tanto nominales como a carga parcial y elaborar estrategias de control óptimas que permitan su correcto funcionamiento con un mínimo consumo de energía primaria. Para ello se requiere disponer de una infraestructura para ensayos adecuada y el desarrollo de procedimientos de medida también acordes con las características de estos equipos. Para dar respuesta a estas necesidades, la Universidad Rovira i Virgili (Tarragona), ha diseñado y construido un banco para el ensayo de equipos térmicos de pequeña potencia (50 kW). El banco está formado por un sistema de generación de calor, un sistema de refrigeración, una cámara climática y un sistema de adquisición de datos SCADA. La energía térmica se genera mediante una caldera de aceite térmico que puede trabajar entre 80ºC y 300ºC. El agua caliente se genera por medio de un intercambiador aceite/agua y tiene un rango de trabajo entre 40ºC y 120ºC. El sistema de refrigeración consiste en un aerorrefrigerante que dispone de dos ventiladores a velocidad constante y uno a velocidad variable. Para temperaturas de refrigeración inferiores a la temperatura ambiente el banco dispone de una máquina de compresión que permite trabajar con temperaturas entre 4ºC y 30ºC. Las medidas de caudal se realizan con caudalímetros electromagnéticos, y las de temperatura con sondas PT-100. En los equipos de absorción refrigerados por aire, el control de temperatura y humedad, se realiza mediante una Unidad de Tratamiento de Aire (UTA). Para el control de caudales y temperaturas, el SCADA dispone de modulos PID que actuan sobre los posicionadores de válvulas de tres vías y/o sobre los variadores de frecuencia de las bombas. El sistema de control permite mantener las desviaciones medias de temperatura inferiores a +/- 0,2K, y las de caudal inferiores a +/- 1%. El banco permite ensayar: a) máquinas de absorción agua/agua y aire/agua a carga parcial con control: ON/OF, por caudal o por temperatura, b) Máquinas de refrigeración por compresión a carga nominal y a carga parcial. c) torres de refrigeración. d) motores ORC. e) sistemas de poligeneración (MTG y MCI) acoplados a máquinas de absorción. En este trabajo se presenta una descripción detallada del banco de ensayos, del procedimiento de medida y un ejemplo de ensayo de un prototipo de equipo de refrigeración por absorción de 10 kW.