Diseño y prueba de concepto de un módulo de accionamiento, mediante predicción meteorológica, para un sistema de preenfriamiento evaporativo por nebulización ultrasónica en un equipo de climatización

Abstract

Actualmente, el cambio climático y el continuo crecimiento de la población mundial amenazan de manera multitudinaria a la calidad de vida de las personas y a la conservación del medioambiente. Para hacer frente a estas adversidades, desde el punto de vista de la ingeniería, se necesitan investigar e implantar nuevas soluciones tecnológicas y hacer un uso inteligente de los recursos que se disponen para aportar a la eficiencia energética, garantizando así una sostenibilidad de nuestros sistemas. Con la intención de contribuir a esta respuesta, se propone un novedoso sistema de control y actuación de una etapa de preenfriamiento evaporativo mediante la nebulización de agua por ultrasonidos para la mejora del rendimiento en equipos de climatización convencionales controlando su accionamiento a partir de datos de predicción meteorológica, proveídos por AEMET, para adecuar el aporte a las necesidades ambientales. El sistema utiliza un modelo matemático ideal a partir del análisis psicrométrico de las variables involucradas y está implementado con el lenguaje de programación Python. Este programa genera una salida de control que posteriormente es transferida a una placa Arduino con un módulo WiFi integrado la cual gobierna mediante esas instrucciones los nebulizadores. Como resultado, se obtiene la salida de control para varios días de ensayos y distintas predicciones meteorológicas de un prototipo diseñado y construido con el objetivo de observar su comportamiento sin perturbaciones y pérdidas. Por último, una caracterización de la instalación del sistema muestra la variación de la salida para diferentes configuraciones.

Nowadays, the climate change and the continuous world’s population growth threaten in many ways life’s quality of people and conservation of the environment. In order to face these negative effects, from a engineering point of view, it is necessary to investigate and apply brand new technological solutions and make a smart use of the available resources to boost energy efficiency and guarantee sustainability. For the purpose of contributing to this response, the current proyect brings forward a new control and operation system of a evaporative pre-cooling stage using water ultrasonic nebulizers to improve air aconditioning units’ refrigeration process by weather forecast data, from AEMET, in order to adjust the operation for environmental needs. The system uses an ideal mathematical model that is elaborated through a psychrometric anlysis of the involved variables and it is implemented with Python programming language. This program generate a control output later transfer to an Arduino board with integrated WiFi module which controls nebulizers by these instructions. As a result, control output is obtained for several test days and weather forecast from a designed and built prototype of the system to observe its behavior without disturbance inputs or losses. Finally, a characterization of the system installation shows the output variation for different configurations.