Diseño de una bomba de calor capaz de regular la temperatura en un fermentador JRL 20.

Abstract

Se diseñó un sistema capaz de regular la temperatura en un fermentador JRL-20L ubicado en el laboratorio de Operaciones Unitarias de la Universidad del Valle de Guatemala. Para esto se dimensionó una bomba de calor y un sistema de bombeo que funcione como un intermediario entre esta y el fermentador. Se estableció un rango de operación basado en las temperaturas de fermentación de diferentes tipos de cerveza. Esto permitió establecer un ciclo de refrigeración que propicie una adecuada transferencia de calor en todo el rango de operación. Las características termodinámicas del ciclo de refrigeración se determinaron utilizando el estándar AHRI 540, lo cual facilitó la selección de elementos como el compresor y el sistema de expansión. En cuanto al diseño de los intercambiadores de calor que conforman el evaporador y el condensador, se utilizaron correlaciones para la transferencia de calor en cambios de fase para tuberías horizontales. Estas posteriormente fueron de utilidad para calcular las dimensiones que propicien la carga térmica necesaria. El proceso de diseño contempló distintos refrigerantes dentro de la bomba de calor, R134a y R410a, con el fin de obtener información que permita evaluar los efectos que estos tienen en el desempeño, dimensiones y componentes. Adicionalmente, se observaron los efectos al utilizar condensados de vapor de agua como fuente de energía, y las consecuencias que esto tiene sobre el diseño y el desempeño del sistema.