Análisis CFD del comportamiento térmico de una cabina climatizada de un vehículo SUV validado mediante un modelo matemático

Abstract

El análisis del comportamiento térmico de una cabina en un vehículo SUV marca Ford Escape, se hace indispensable la implementación de la técnica Dinámica de Fluidos Computacional (CFD) del software ANSYS 2023 R1. En correspondencia, por ser un método computacional de simulación para volúmenes finitos de eventos dinámicos, que ofrece simulaciones para la rapidez en fluir del aire acondicionado, comportamiento de la presión y las temperaturas en el habitáculo para intervalos de tiempos específicos al operar el sistema (HVAC) de aire acondicionado. Se parte de una investigación documental y de experimentación mediante simulaciones controladas para la obtención de las distribuciones del flujo de aire en las rejillas del sistema y de esta manera contribuir en la categorización del confort térmico en específicas condiciones ambientales. Una vez realizada la simulación CFD se valida mediante un modelo matemático en donde se obtiene el balance de materia y energía térmica en estado transitorio de la cabina del vehículo. En un primer modelo no se consideró la inercia de las masas contenidas en el interior de la cabina, comprobando una gran concordancia entre los resultados de la simulación CFD y el modelo matemático. Por ello posteriormente se perfeccionó dicho modelo incorporando la inercia térmica, modelo que se asemeja más a la realidad del comportamiento térmico de la cabina climatizada. A partir de los datos obtenidos, mediante el software FRÍO, también se estableció la potencia mecánica del compresor del sistema de climatización y el coeficiente de Eficiencia Energética en Refrigeración (EER). Todos Estos análisis se realizaron con el sustento en normas y parámetros técnicos nacional e internacional que permiten el desarrollo de este tipo de investigación.