APRÈN. Portal de la producció docent del professorat de la UPC

En aquest projecte s'ha realitzat inicialment una introducció a les necessitats de refrigeració d'un local com un supermercat i el volum que suposen respecte la seva despesa energètica total. A continuació, s'explica breument el funcionament d'un sistema de refrigeració i perquè existeix un augment en la utilització del CO2 com a refrigerant. Seguidament es realitza una estimació de la demanda frigorífica d'un supermercat, a partir de càlculs degudament descrits. Posteriorment, utilitzant aquesta demanda, es procedeix a calcular les propietats termodinàmiques d'un cicle booster bàsic simple que utilitza CO2 com a refrigerant, utilitzant una base de dades amb excel. A partir dels resultats, es realitzen una sèrie de càlculs per a analitzar les prestacions energètiques del cicle. A continuació, es fa una sèrie de propostes de millora: ús d'ejector, incorporació d'un mòdul d'aigua calenta sanitària, incorporació d'un mòdul de calefacció, incorporació d'un mòdul de climatització, sistema tot en un i implementació d'un algoritme d'optimització de preus. Es descriu el disseny del cicle amb cadascuna de les millores i es procedeix al càlcul de les propietats termodinàmiques de cadascun del cicles proposats, així com del càlculs posteriors per analitzar les seves prestacions energètiques i comparar-les amb les del cicle inicial. Fianlment, es fa un estudi de la viabilitat econòmica de cadascuna de les propostes de millora, definint la magnitud de la inversió, els costos i els estalvis de cadascuna.

El presente Trabajo de Fin de Máster tiene como finalidad el diseño de una práctica experimental de climatización. Para la realización del diseño de la práctica se estudian todas las posibles opciones que se presentan según los recursos disponibles en el laboratorio del CER&C, también se tienen en cuenta las limitaciones de tiempo y el público al cual va dirigido, que son las personas matriculadas en la asignatura de “Climatización y Refrigeración” del MUEI con especialización en energías. Una vez sopesadas todas las opciones, se elige que se incluye en la práctica y como se presenta ante el estudiantado. Además, se realiza un guion de prácticas con cuestiones que deben responder. A partir de las opciones estudiadas, se decide que la práctica consistirá en dos partes. En la primera, se estudiará y experimentará el funcionamiento de un climatizador con recuperador, y se definirán las condiciones del aire húmedo en los diferentes flujos implicados. La segunda parte se centrará en una bomba de calor reversible que opera con la finalidad de dar servicio a la batería de calefacción/refrigeración del climatizador estudiado en la primera parte. Esta segunda parte se centra en el ciclo de refrigeración y sus componentes. En toda la práctica en conjunto se hace hincapié en la eficiencia energética, por lo que un punto destacable es hacer ver cuan eficientes son los sistemas de climatización y como se puede mejorar esta eficiencia. En conclusión, se diseña una práctica experimental que sirve para mejorar el aprendizaje sobre la climatización con la finalidad de que el alumnado salga más preparado al mundo laboral.

The current energy scenario is transitioning towards renewable energy sources, oriented towards renewable electrical production to reduce global warming by cutting the use of fuels for electrical production. Reduction of fossil fuels is pushing the reconversion of existing heating and combustion engines to the battery electrical solution. Not all applications can be substituted by electrical driven solutions, like ship propulsion, heavy duty trucks or high temperature ovens. Production of a renewable and sustainable fuel is mandatory to implement a renewable energy solution for such applications. Renewable fuels can be obtained from biogas production (natural decomposition of organic matter) or synthetic methane / fuel from H2 obtained via a CO2 catalytic process. Both solutions require an upgrading process to separate CO2 from CH4. The CH4 has value as a fuel or energy vector and the CO2 has a value for industrial or alimentary purposes as well as H2 generation. New upgrading and polishing solutions have been developed in ADDsynergy, the commercial brand of CRYO INOX SL, part of the Pietro Fiorentini Group, an international company with a wide range of products and solutions for different applications including renewable energy. CRYO INCO is a company based on engineering and manufacturing solutions for Liquefaction, Distillation, Regasification and Fuelling stations from to the treated Natural Gas or Biogas and has the Patent Application for the Cryoupgrading (P6195EP00), the Cryopolish (P6207EP00), and the combined solution (P6206EP00). The first Bio-LNG or LBM & Food Grade LCO2 plant has been built in Spain in the Sologas waste management plant in As Somozas, Galicia. This plant is a pilot plant that integrates Cryoupgrading, Biomethane and CO2 liquefaction, Membrane Polishing and Cryopolish. A description of the plant is given, detailing each equipment and its functionalities. Specific process data is given via the PFD and H&M balance. The primary focus of this project is the development of the control system. Starting from the process description of each equipment, the plant is segmented into 8 different control systems: Biogas Pre-treatment, Cryoupgrading, Biomethane Cryopolish and Liquefaction, Mixed Refrigerant, LBM Storage Tank and Boil-off, LBM Transfer, LCO2 Storage and Transfer, and Fire & Gas and ESD. An overview of the control system explains the basis of its control as well as the definition of the most important tool: the control screen. The automatic control of the plant is designed via three key tools are used: Controllers, Automatic Sequences, and Cause & Effect Matrixes. Controllers are used to control specific variables like pressure or temperature. Automatic Sequences are used to start and stop a system or maintaining it operational. The Cause & Effect Matrix is a safety methodology to define the plant's warning, alarms, and safety actions. For each system a description of its components is given with a control point of view, and the Controllers, Automatic Sequences and Cause & Effect Matrix are explained in detail. The implementation of the control system started during April 2024 and the Bio-LNG & LCO2 Liquefaction plant started operations in May 2024. The designed control system was implemented successfully. Cryoupgrading and Membrane Polishing have been tested and show positive results. Cryopolish has also shown positive results, but its control is highly complex, indicating that Membrane Polishing is a better solution. Three modifications have been proposed for the future: manual controller activation, semi-automatic sequence creation and a revamp of the Mixed Refrigerant System control.

En aquest Treball de Fi de Grau (TFG) es tractarà de definir, documentar i programar el sistema de control que serà instal·lat a l'hotel Blau Park (Sant Antoni de Portmany, Ibiza) en col·laboració amb l'empresa Gasifred S.L. L'objectiu principal d'aquest projecte està enfocat a operar amb els sistemes posats en funcionament de manera eficient i segura per tal de suposar un estalvi de costos considerable per part del client. Es pretén assolir aquest implementant el Sistema de Gestió d'Edificis, o Building Management System (BMS) en anglès, per optimitzar el funcionament dels sistemes d'HVAC (calefacció, ventilació i aire condicionat), il·luminació, seguretat, etc. El BMS consisteix en una eina integral que ofereix un control centralitzat i una supervisió intel·ligents dels sistemes dins d'un edifici. Aquest tractarà de recopilar dades en temps real de nombrosos sensors distribuïts per tot l'hotel i es basarà en aquests per prendre decisions informades sobre com executar els sistemes de tal manera que es compleixi l' objectiu principal. Segons els resultats que s'han obtingut es pot fer èmfasi que aquest sistema sí que realment ajuda a rebaixar el consum energètic anual dels edificis, a més de contribuir a un impacte ambiental positiu i promoure pràctiques més sostenibles en el món de l'hostaleria. Com a conclusions generals, es pot afirmar que tot el comentat anteriorment comporta una reducció de costos que ajuda considerablement els propietaris i els operadors dels edificis. Finalment però no menys important, aquest treball ajuda a veure que el món està evolucionant per millorar la qualitat de vida de les persones que l' ocupen i la reducció de l' empremta ambiental dels edificis, en la qual el BMS juga un paper important.

Aquest treball de fi de grau aborda la creació d'un programa informàtic dedicat al càlcul i disseny òptim de sistemes de canonades aplicable en centrals industrials. El programa, desenvolupat en l'ecosistema macOS i escrit en Swift, ofereix una solució integral tractant aspectes com la selecció adequada de materials, la normativa aplicable, el dimensionament de canonades, el càlcul de pèrdues de càrrega, l'anàlisi de règims de flux i consideracions de seguretat. Per garantir la precisió i eficàcia del programa, s'ha realitzat una exhaustiva revisió bibliogràfica i s'han emprat metodologies de càlcul reconegudes en el camp de l'enginyeria de fluids. S'han integrat models matemàtics que permeten simular amb precisió el comportament dels fluids en el sistema de canonades, tenint en compte variables com la viscositat, densitat i cabal. La interfície d'usuari s'ha dissenyat de manera intuïtiva, permetent als usuaris accedir fàcilment a les eines de disseny i anàlisi. S'han implementat funcionalitats addicionals, com la generació d'informes tècnics (estat de medicions) per agilitzar el procés d'elaboració de pressupostos i de contacte amb el fabricant. En resum, el desenvolupament d'aquest programa proporciona una eina a les empreses involucrades en el disseny i operació de sistemes de canonades en centrals industrials, dedicada a facilitar la feina de càlcul i dimensionament, sovint lenta a causa de la manca d'un programari automatitzat com el dissenyat en aquest projecte.