1. Descripción general del módulo
Este módulo presenta los principios, las tecnologías y las aplicaciones prácticas de los sistemas de refrigeración urbana. Se centra en cómo se puede producir, distribuir, almacenar e integrar la refrigeración en redes más amplias de calefacción y refrigeración urbanas, prestando especial atención a la producción combinada de calor y frío, las bombas de calor, las enfriadoras, los refrigerantes, las fuentes de calor renovables y residuales y la optimización energética a escala urbana.
El módulo explica los fundamentos termodinámicos y técnicos de los procesos de calefacción y refrigeración, incluido el funcionamiento de las bombas de calor y las enfriadoras, la calefacción y refrigeración simultáneas, la refrigeración por absorción, el almacenamiento de energía térmica y el papel de los refrigerantes de bajo potencial de calentamiento global (GWP).
También examina los aspectos económicos y medioambientales de la refrigeración urbana, incluida la densidad de la demanda de refrigeración, la viabilidad en comparación con los sistemas de refrigeración convencionales, las emisiones de carbono, el uso del agua, la optimización del sistema y las consideraciones normativas.
Los materiales están concebidos principalmente como recursos didácticos reutilizables para educadores, profesores y formadores de educación superior y formación profesional. Pueden utilizarse como apoyo para clases magistrales, debates guiados en el aula, actividades de aprendizaje mixto, ejercicios de simulación, trabajos con casos prácticos y estudio autónomo. Los estudiantes y profesionales también pueden utilizar el módulo para el autoaprendizaje, especialmente si ya cuentan con conocimientos básicos de sistemas de climatización, refrigeración, bombas de calor, calefacción urbana y sistemas energéticos urbanos.
2. Principales temas tratados en el módulo
El módulo aborda los siguientes temas:
- principios de calefacción y refrigeración;
- redes de refrigeración urbana y su conexión con los sistemas de calefacción urbana;
- producción combinada de calor y frío;
- calefacción y refrigeración simultáneas mediante bombas de calor y enfriadoras;
- tecnologías de bombas de calor y enfriadoras;
- compresores, intercambiadores de calor y configuraciones de sistemas;
- integración de calor residual y calor renovable;
- tecnologías de producción de frío;
- enfriadoras refrigeradas por aire y por agua;
- máquinas de refrigeración por absorción;
- almacenamiento de energía térmica para refrigeración urbana;
- sistemas híbridos que combinan refrigeración accionada mecánicamente y térmicamente;
- refrigerantes, su clasificación y evolución histórica;
- seguridad de los refrigerantes, impacto medioambiental, GWP, TEWI, LCCP y LCA;
- refrigerantes actuales y futuros, incluidos refrigerantes naturales y de bajo GWP;
- densidad de la demanda de refrigeración y evaluación de la viabilidad;
- aspectos económicos y medioambientales de la refrigeración urbana;
- optimización de las tecnologías de refrigeración urbana;
- proyectos realizados de refrigeración urbana y de calefacción y refrigeración urbanas;
- casos prácticos, incluidos Barrio La Pinada, Barcelona y la recuperación de energía frigorífica a partir de la vaporización de gas natural licuado.
3. Resultados de aprendizaje
Al finalizar este módulo, los alumnos deberán ser capaces de:
- explicar los principios termodinámicos y las principales tecnologías en las que se basan los sistemas de refrigeración urbana;
- distinguir entre los modos de funcionamiento de calefacción, refrigeración, bomba de calor y enfriadora;
- describir los principios y las ventajas de la calefacción y refrigeración simultáneas en las redes de energía urbana;
- analizar el papel de las bombas de calor, las enfriadoras, el almacenamiento de energía térmica y las fuentes de calor renovables o residuales en los sistemas de refrigeración urbana;
- comparar las tecnologías de refrigeración por aire, por agua y por absorción;
- evaluar la elección de refrigerantes desde el punto de vista del rendimiento, la seguridad y el impacto medioambiental;
- evaluar la densidad de la demanda de refrigeración y explicar su importancia para la viabilidad de las redes de refrigeración urbana;
- comparar la refrigeración urbana con soluciones de refrigeración convencionales desde las perspectivas económica, operativa y medioambiental;
- identificar estrategias de optimización para reducir los costes, el consumo energético y las emisiones de los sistemas de refrigeración urbana;
- interpretar casos prácticos reales de refrigeración urbana y debatir su relevancia para diferentes contextos climáticos, urbanos y técnicos.
4. Uso recomendado de los materiales
Los materiales pueden utilizarse de forma flexible tanto en la educación superior como en la formación profesional. Los educadores pueden adaptar la guía, las diapositivas, los ejercicios, las preguntas de autoaprendizaje y las tareas de evaluación en función del nivel, el formato y los objetivos de su actividad docente.
Para educadores y formadores
Los educadores pueden utilizar el módulo de la siguiente manera:
- Revisar la descripción general y los resultados de aprendizaje: Utilice la descripción general para determinar cómo encaja el módulo en un curso existente sobre energía urbana, climatización, refrigeración, instalaciones de edificios, sistemas energéticos urbanos o tecnologías energéticas sostenibles.
- Seleccionar las secciones pertinentes de la guía: La guía puede utilizarse como material de lectura principal, lectura complementaria o documento de referencia para determinados temas técnicos.
- Utilizar las diapositivas de presentación para la enseñanza: Las diapositivas resumen los principales conceptos, tecnologías, diagramas, indicadores de rendimiento y ejemplos de casos prácticos. Pueden utilizarse como apoyo para clases magistrales, seminarios, sesiones de aprendizaje mixto y debates guiados.
- Integrar las preguntas de autoaprendizaje y del cuestionario: Los conjuntos de preguntas pueden utilizarse para debates en el aula, evaluación formativa, estudio autónomo o actividades locales de autoevaluación basadas en plataformas LMS.
- Utilizar el ejercicio basado en simulaciones: La actividad práctica permite a los alumnos comparar refrigerantes y condiciones de funcionamiento utilizando datos de simulación de compresores y bombas de calor. Favorece el razonamiento aplicado en ingeniería y la interpretación del rendimiento.
- Utilizar las actividades de casos prácticos: La sección de casos prácticos permite debatir proyectos reales de refrigeración urbana, incluidas las decisiones de diseño técnico, la densidad de la demanda, el suministro energético, el almacenamiento térmico, la viabilidad económica y el impacto medioambiental.
Para estudiantes autónomos
Los estudiantes y profesionales que utilicen el módulo de forma independiente pueden seguir esta secuencia:
- Revisar los materiales introductorios: Familiarízate con los principios de calefacción y refrigeración, las bombas de calor, las enfriadoras y el papel de las redes de refrigeración urbana.
- Estudiar la guía: Lee las secciones sobre producción combinada de calor y frío, tecnologías de producción de frío, refrigerantes, aspectos económicos y medioambientales y proyectos realizados.
- Revisar las diapositivas de presentación: Utiliza las diapositivas para consolidar los principales conceptos, diagramas, comparaciones tecnológicas y conclusiones de los casos prácticos.
- Realizar el cuestionario de autoevaluación: Comprueba tu comprensión de los sistemas de refrigeración urbana, los refrigerantes, el almacenamiento térmico, las enfriadoras y la evaluación de la viabilidad.
- Realizar el ejercicio práctico: Utiliza los datos de simulación para comparar los modos de refrigeración y calefacción, el rendimiento de los refrigerantes y el impacto medioambiental.
- Revisar los casos prácticos: Analiza cómo se adaptan las soluciones de refrigeración urbana a diferentes ciudades, climas, perfiles de demanda y fuentes de energía.
5. Materiales de aprendizaje
Esta sección contiene los recursos didácticos y de aprendizaje reutilizables relacionados con el módulo. Los materiales están diseñados para ayudar a educadores y formadores a integrar temas de refrigeración urbana en actividades de educación superior y formación profesional. También pueden utilizarse para el aprendizaje guiado o autónomo.
5.1 Guía
La guía contiene los fundamentos teóricos, las explicaciones técnicas, las figuras, las referencias y los ejemplos de proyectos realizados tratados en el módulo. Los ejercicios relacionados, las actividades de casos prácticos y el banco de preguntas se proporcionan como recursos complementarios independientes.
Recursos
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5.2 Diapositivas de presentación
Las diapositivas resumen los principales conceptos, principios técnicos y ejemplos de casos prácticos tratados a lo largo del módulo. Están diseñadas para apoyar la enseñanza en el aula, los debates guiados y el repaso autónomo.
Las diapositivas abordan la producción combinada de calor y frío, la calefacción y refrigeración simultáneas, las tecnologías de bombas de calor y enfriadoras, el almacenamiento de energía térmica, las tecnologías de producción de frío, los refrigerantes, los aspectos económicos y medioambientales de la refrigeración urbana, los métodos de optimización y una selección de casos prácticos de refrigeración urbana.
Recursos
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5.3 Diapositivas ampliadas de casos prácticos
Diapositivas didácticas adicionales que presentan proyectos realizados de refrigeración urbana y de calefacción y refrigeración urbanas en diferentes contextos. Este recurso puede ser utilizado por los educadores para ampliar los debates en el aula, realizar análisis comparativos de casos o apoyar actividades de aprendizaje basadas en proyectos.
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5.4 Vídeo del módulo
El vídeo del módulo ofrece una breve introducción visual a un tema, concepto o aspecto práctico seleccionado del módulo. Está diseñado para complementar los materiales escritos, las diapositivas de presentación y las actividades de aprendizaje relacionadas.
El vídeo puede ser utilizado por los educadores como parte de una clase, una actividad de aprendizaje mixto o un debate en el aula, y por los alumnos como recurso adicional para el estudio guiado o autónomo.
Recursos
🎥 Vídeo del módulo
5.5 Cuestionario de autoevaluación
El cuestionario de autoevaluación permite a los alumnos evaluar su comprensión de los principales conceptos y principios de ingeniería presentados en el módulo. Los educadores también pueden utilizarlo como modelo para la evaluación formativa o adaptar el banco de preguntas relacionado a su propio contexto docente.
El cuestionario incluye preguntas relacionadas con:
- sistemas de refrigeración urbana y bombas de calor;
- calefacción y refrigeración simultáneas;
- enfriadoras y refrigeración por absorción;
- almacenamiento de energía térmica;
- clasificación de los refrigerantes e impacto medioambiental;
- refrigerantes naturales y de bajo GWP;
- densidad de la demanda de refrigeración;
- viabilidad económica y medioambiental;
- optimización de las tecnologías de refrigeración urbana;
- interpretación de casos prácticos de refrigeración urbana.
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5.6 Ejercicio práctico: Simulación de sistemas de refrigeración y bombas de calor con comparación de refrigerantes
El módulo incluye un ejercicio práctico basado en simulaciones en el que los alumnos comparan el rendimiento de los modos de refrigeración y bomba de calor bajo diferentes condiciones de temperatura y utilizando distintos refrigerantes.
Los alumnos utilizan los resultados de las simulaciones para analizar el rendimiento en modo de refrigeración y calefacción, comparar un refrigerante HFC de referencia con una alternativa de bajo GWP, interpretar las tendencias de EER y COP y debatir cómo las temperaturas de evaporación y condensación influyen en la eficiencia del sistema.
La actividad también incluye una tarea de adaptación climática, en la que los alumnos proponen configuraciones adecuadas de bombas de calor o refrigeración para diferentes condiciones climáticas, y una tarea de impacto medioambiental basada en consideraciones de GWP y TEWI.
El ejercicio favorece el razonamiento aplicado en ingeniería y puede utilizarse para trabajo individual, trabajo en parejas, debates en grupo, deberes o informes técnicos breves. El recurso incluye las instrucciones del ejercicio y las soluciones sugeridas para apoyar el estudio autónomo.
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5.7 Caso práctico para el aula: Aplicaciones de refrigeración urbana en diferentes climas
La actividad de estudio de caso pide a los alumnos que seleccionen un caso de refrigeración urbana o de calefacción y refrigeración urbanas y preparen un breve informe técnico.
Los casos abarcan diferentes contextos climáticos y tecnológicos, incluida la calefacción y refrigeración simultáneas basadas en agua de mar, las enfriadoras de absorción alimentadas por energía solar, la transición hacia refrigerantes de bajo GWP, las bombas de calor con amoníaco y el almacenamiento de energía térmica basado en materiales de cambio de fase (PCM).
La actividad favorece el análisis aplicado, la comparación de soluciones tecnológicas y la reflexión sobre la transferibilidad de los conceptos de refrigeración urbana a diferentes contextos urbanos y climáticos.
Recursos
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5.8 Banco de preguntas y clave de respuestas
El banco de preguntas contiene preguntas de autoaprendizaje, repaso y evaluación organizadas por temas del módulo. Incluye preguntas sobre sistemas de refrigeración urbana, bombas de calor, tecnologías de refrigeración, sistemas de absorción, refrigerantes, integración de bombas de calor, almacenamiento de energía térmica y sistemas híbridos.
El recurso también incluye respuestas sugeridas para determinadas preguntas de evaluación, lo que permite utilizarlo tanto para el aprendizaje autónomo como para su reutilización por parte de educadores en contextos de educación superior y formación profesional.
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6. Aplicación práctica
El módulo se centra en el diseño, la evaluación y la optimización práctica de los sistemas de refrigeración urbana. Los conceptos, ejemplos y ejercicios presentados están destinados a favorecer tanto la comprensión conceptual como el análisis técnico aplicado.
Los temas prácticos tratados en el módulo incluyen:
- identificación de aplicaciones adecuadas para la refrigeración urbana;
- análisis de los niveles de temperatura de calefacción y refrigeración;
- evaluación de oportunidades de calefacción y refrigeración simultáneas;
- comparación de enfriadoras, bombas de calor y opciones de refrigeración por absorción;
- evaluación de configuraciones de enfriadoras refrigeradas por aire y por agua;
- interpretación de valores COP, EER y SEER;
- comparación de refrigerantes desde las perspectivas de eficiencia e impacto medioambiental;
- evaluación del papel del GWP, TEWI, LCCP y LCA en la selección de refrigerantes;
- evaluación de la densidad de la demanda de refrigeración y la viabilidad de la red;
- evaluación del almacenamiento de energía térmica para el desplazamiento de cargas máximas;
- análisis de la integración del calor residual y renovable;
- comparación de la refrigeración urbana con soluciones de refrigeración convencionales;
- análisis de casos prácticos procedentes de diferentes contextos climáticos y urbanos;
- elaboración de breves evaluaciones técnicas, medioambientales o de viabilidad.
Los materiales están destinados no solo al aprendizaje individual, sino también a su adaptación y reutilización en actividades de educación superior y formación profesional.
7. Comentarios
Invitamos a educadores, formadores y alumnos a proporcionar comentarios sobre el módulo y sobre su posible utilización en contextos de educación superior y formación profesional.
Los comentarios pueden referirse a:
- la claridad y facilidad de uso de los materiales;
- la relevancia del contenido técnico;
- su aplicabilidad en actividades docentes y de formación profesional;
- su idoneidad para el aprendizaje autónomo o mixto;
- la utilidad del ejercicio de simulación;
- la relevancia de los casos prácticos;
- la idoneidad de las preguntas de autoaprendizaje y evaluación;
- las posibilidades de integración en cursos y programas de formación existentes.
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