Caracterización físico-química de hidrofluoroéteres mediante herramientas computacionales para aplicaciones en sistemas de refrigeración

Autor/a

Costa i Sitjes, Clàudia

Abstract

El objetivo del presente proyecto se enmarca en la caracterización de refrigerantes alternativos con reducido potencial de calentamiento global para la sustitución progresiva de los actuales hidrofluorocarbonos (HFCs). En concreto, este trabajo tiene como meta estudiar y caracterizar termodinámicamente un conjunto de hidrofluoroéteres (HFEs), como posibles alternativas a los HFCs. Esta caracterización se lleva a cabo mediante el uso de diferentes herramientas computacionales. Principalmente, se utiliza una ecuación de estado con base molecular, llamada soft-SAFT, para el estudio de las propiedades termofísicas de interés. Adicionalmente, se llevan a cabo una serie de simulaciones de un circuito de refrigeración simple para evaluar la capacidad de estos nuevos refrigerantes. Para conseguir este objetivo, se desarrolla un modelo molecular para la descripción de los equilibrios líquido – vapor de los HFEs, basándose en el análisis de la distribución de cargas en la molécula, calculado a partir del software de cálculos atomísticos COSMO_ADF. La parametrización del modelo se lleva a cabo para una selección de HFEs y su validez se comprueba con la descripción de las densidades de saturación y presiones de vapor de estos compuestos. La caracterización se completa con el estudio de la tensión superficial utilizando un tratamiento específico para la región interfacial, llamado Teoría de Gradiente de la Densidad, incluido en el código soft-SAFT. Finalment, la ecuación también acopla un tratamiento específico para describir la viscosidad basado en la Teoría de Volumen Libre. Tras la caracterización de los HFEs, se estudian diferentes mezclas potenciales de HFEs con otros compuestos: alcanos, aromáticos, alcoholes, etc. Se consigue una excelente descripción mediante los modelos teóricos ajustando en todos los casos un único parámetro binario. 
Finalmente, se utilizan las propiedades termodinámicas obtenidas para realizar una simulación de un circuito de refrigeración por compresión, comparando el refrigerante de tercera generación R410A con los HFEs propuestos en términos de coeficiente de operación (COP).

 

Director/a

Llovell Ferret, Fèlix 

Estudios

IQS SE - Grado en Ingeniería Química

Fecha

2020-02-17