Análisis Energético, Exergético y Ambiental de un Sistema de Refrigeración Booster con R744 (CO2) Basado en Eyector con Recuperación de Calor Interna Integrado con un Sistema Rankine Orgánico para Cadenas de Supermercados

Mora Roa, Sergio Felipe; Dominguez Garcia, Diego Alejandro

Análisis Energético, Exergético y Ambiental de un Sistema de Refrigeración Booster con R744 (CO2) Basado en Eyector con Recuperación de Calor Interna Integrado con un Sistema Rankine Orgánico para Cadenas de Supermercados

dc.contributor.advisor	Amaris Castilla, Carlos Fidel
dc.contributor.author	Mora Roa, Sergio Felipe
dc.contributor.author	Dominguez Garcia, Diego Alejandro
dc.contributor.evaluator	Silva Ortiz, Pablo Andres
dc.contributor.evaluator	Rueda Ordoñez, Yesid Javier
dc.date.accessioned	2025-09-04T16:05:49Z
dc.date.available	2025-09-04T16:05:49Z
dc.date.created	2025-08-30
dc.date.issued	2025-08-30
dc.description.abstract	La creciente presión legislativa para mitigar el cambio climático ha promovido la adopción de tecnologías de refrigeración más sostenibles, como los sistemas basados en CO₂ (R-744). La investigación de estas soluciones resulta esencial para reducir el impacto ambiental del sector, mejorar la eficiencia energética y avanzar hacia una economía circular. En este estudio, se evalúa el rendimiento energético, exergético y ambiental de un sistema de refrigeración tipo booster con CO₂ (R-744), basado en eyector e integrado con un ciclo Rankine orgánico. El análisis se realiza considerando condiciones climáticas de Bucaramanga y una capacidad de enfriamiento total de 80 kW. Para ello, se desarrollaron modelos termodinámicos detallados para dos configuraciones: una que integra el ciclo Rankine orgánico con recuperación de calor interna (REF+ORC) y otra correspondiente al sistema booster basado en eyector, sin dicha integración (SOLO REF). El análisis comparativo muestra que el sistema con integración ORC presenta un mejor desempeño global a temperaturas inferiores a 25 °C, lo que lo hace inviable para Bucaramanga, pero adecuado para ciudades con climas más fríos. La incorporación de un eyector de alta efectividad representa un incremento de 22.3% en el rendimiento global del sistema (COP) debido a que reduce el consumo del compresor de media temperatura, sin afectar la cogeneración del ORC. Aunque la integración del ORC implica ciertos consumos auxiliares, el análisis exergético evidenció una mayor efectividad global del sistema al reducir pérdidas irreversibles. En el análisis ambiental no se evidencian diferencias significativas (<1%) entre los resultados del TEWI y del LCCP. Esto se debe a que la mayor parte de las emisiones del sistema se generan durante la fase operativa, mientras que las emisiones embebidas incluidas en el LCCP representan una fracción mínima del total. En consecuencia, el TEWI se consolida como una métrica suficiente y representativa para evaluar el desempeño ambiental del sistema.
dc.description.abstractenglish	The growing legislative pressure to mitigate climate change has encouraged the adoption of more sustainable refrigeration technologies, such as CO₂ (R-744)-based systems. Research on these solutions is essential to reducing the environmental impact of the sector, improving energy efficiency, and advancing toward a circular economy. In this study, the energy, exergy, and environmental performance of a CO₂ (R-744) booster refrigeration system, based on an ejector and integrated with an Organic Rankine Cycle (ORC), is evaluated. The analysis is conducted under the climatic conditions of Bucaramanga, with a total cooling capacity of 80 kW. To this end, detailed thermodynamic models were developed for two configurations: one integrating the Organic Rankine Cycle with internal heat recovery (REF+ORC), and another corresponding to the ejector-based booster system without such integration (REF ONLY). The comparative analysis shows that the ORC-integrated system performs better at ambient temperatures below 25 °C, making it unfeasible for Bucaramanga but suitable for cities with colder climates. The incorporation of a high-effectiveness ejector represents a 22.3% increase in the overall system performance (COP), as it reduces the medium-temperature compressor consumption without affecting ORC cogeneration. Although ORC integration involves certain auxiliary consumptions, the exergy analysis revealed greater overall system effectiveness by reducing irreversible losses. The environmental assessment did not show significant differences (<1%) between the TEWI and LCCP results. This is explained by the fact that most system-related emissions occur during the operational phase, while the embedded emissions included in the LCCP account for only a minimal fraction of the total. Consequently, TEWI is consolidated as a sufficient and representative metric for assessing the environmental performance of the system.
dc.description.degreelevel	Pregrado
dc.description.degreename	Ingeniero Mecánico
dc.format.mimetype	application/pdf
dc.identifier.instname	Universidad Industrial de Santander
dc.identifier.reponame	Universidad Industrial de Santander
dc.identifier.repourl	https://noesis.uis.edu.co
dc.identifier.uri	https://noesis.uis.edu.co/handle/20.500.14071/46182
dc.language.iso	spa
dc.publisher	Universidad Industrial de Santander
dc.publisher.faculty	Facultad de Ingeníerias Fisicomecánicas
dc.publisher.program	Ingeniería Mecánica
dc.publisher.school	Escuela de Ingeniería Mecánica
dc.rights	info:eu-repo/semantics/openAccess
dc.rights.accessrights	info:eu-repo/semantics/openAccess
dc.rights.coar	http://purl.org/coar/access_right/c_abf2
dc.rights.creativecommons	Atribución-NoComercial-SinDerivadas 4.0 Internacional (CC BY-NC-ND 4.0)
dc.rights.license	Atribución-NoComercial-SinDerivadas 2.5 Colombia (CC BY-NC-ND 2.5 CO)
dc.rights.uri	http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/
dc.subject	Eyector
dc.subject	Sistema de refrigeración tipo Booster
dc.subject	Ciclo Rankine orgánico
dc.subject	Dióxido de carbono
dc.subject	Impacto ambiental
dc.subject.keyword	Booster refrigeration system
dc.subject.keyword	Ejector
dc.subject.keyword	Organic Rankine cycle
dc.subject.keyword	Carbon dioxide
dc.subject.keyword	Environmental impact
dc.title	Análisis Energético, Exergético y Ambiental de un Sistema de Refrigeración Booster con R744 (CO2) Basado en Eyector con Recuperación de Calor Interna Integrado con un Sistema Rankine Orgánico para Cadenas de Supermercados
dc.type.coar	http://purl.org/coar/resource_type/c_7a1f
dc.type.hasversion	http://purl.org/coar/version/c_b1a7d7d4d402bcce
dc.type.local	Tesis/Trabajo de grado - Monografía - Pregrado