Browsing by Author "Astrain Ulibarrena, David"
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Publication Open Access Advanced phase-change intermediate heat exchanger development for multistage thermoelectric heat pumps(Elsevier, 2023) Erro Iturralde, Irantzu; Aranguren Garacochea, Patricia; Alegría Cía, Patricia; Rodríguez García, Antonio; Astrain Ulibarrena, David; Institute of Smart Cities - ISC; Universidad Pública de Navarra / Nafarroako Unibertsitate PublikoaThe need to reach a full energy decarbonisation is well known. Heating and cooling consumption is almost half of the global energy end-use. Thus, development of low-carbon and highly efficient power-to-heat technologies must be developed. In this work, the use of thermoelectric technology working as a heat pump is proposed to heat up an airflow of 38 m3/h. Two different prototypes of multistage thermoelectric heat pumps have been developed and compared based on monophasic and phase-change intermediate heat exchangers. The reduced thermal resistance obtained for the novel phase-change heat exchanger increases the heat flux supplied to the airflow and reduces the consumed power of the system, outperforming the operation of the monophasic thermoelectric heat pump between a 30 and a 67 %. The novel multistage phase-change heat pump obtains experimental COP values between 3.25 and 1.26 when the airflow rises its temperature from 3.5 °C to 23.5 °C. Additionally, this experimental study proves a new methodology to calculate the supplied heat flux to the airflow. The validation of this technology proves a discrepancy of ± 9 % when this novel technology is compared to the conventional one based on the airflow temperature rise.Publication Open Access Análisis de impacto en el rendimiento y funcionamiento de una planta solar de torre en función del error de apuntamiento de los heliostatos(2021) Jáuregui Vizcay, Sergio; Astrain Ulibarrena, David; Sanchis Gúrpide, Pablo; Escuela Técnica Superior de Ingeniería Industrial, Informática y de Telecomunicación; Industria, Informatika eta Telekomunikazio Ingeniaritzako Goi Mailako Eskola TeknikoaEl objetivo principal de las centrales solares de torre, al igual que el resto de centrales térmicas, es generar la máxima potencia posible. Para ello, cuentan con miles de heliostatos que concentran la radiación solar sobre un receptor. Por lo tanto, para poder obtener la máxima potencia posible, el punto de apunte de cada heliostato debe ser aquel que logre minimizar las pérdidas por desbordamiento. Así pues, cuando se trate de un receptor plano, todos los heliostatos apuntarán al centro del mismo. Sin embargo, cuando el receptor sea cilíndrico o poliédrico, todos los heliostatos apuntarán al ecuador. Sin embargo, en las plantas comerciales, la adición de miles de puntos de energía sobre un único punto produce una distribución de flujo poco homogénea con un flujo de calor pico excesivamente alto. Esto provocaría problemas de fluencia, fatiga, estrés térmico, etc. en el receptor, dando lugar a una reducción de su vida útil en el mejor de los casos, pues podría llegar a quemarse y obligar así la parada de la planta para su reparación. Por ello, para evitar esto, es necesario diseñar una estrategia de apunte que logre maximizar la potencia generada pero siempre respetando unas condiciones térmicas adecuadas para el receptor.Publication Restricted Análisis de los equipos de producción de calor y frío en climatización y su aplicación al Museo Nacional de la Energía(2009) Garate Gómara, Pablo; Astrain Ulibarrena, David; Escuela Técnica Superior de Ingenieros Industriales y de Telecomunicación; Telekomunikazio eta Industria Ingeniarien Goi Mailako Eskola Teknikoa; Ingeniería Mecánica, Energética y de Materiales; Mekanika, Energetika eta Materialen IngeniaritzaPublication Open Access Análisis y optimización de ciclos de potencia para plantas CSP(2018) Celigueta Erviti, Ibai; Astrain Ulibarrena, David; Zaversky, Fritz; Escuela Técnica Superior de Ingenieros Industriales y de Telecomunicación; Telekomunikazio eta Industria Ingeniarien Goi Mailako Eskola TeknikoaLos ciclos de potencia como el Rankine, el Brayton o el ciclo combinado se llevan estudiando desde hace casi dos siglos, pero el rápido desarrollo tecnológico que ha sufrido recientemente el sector de la energía solar térmica por concentración (CSP) hace que sea necesario analizar estos ciclos en busca del punto óptimo de operación en cada uno de ellos para las condiciones que requiere esa concentración solar. Por ello, en este trabajo se pretende comprender, analizar y optimizar estos ciclos para variaciones de distintos parámetros, como pueden ser: temperatura del fluido caloportador (HTF) a la salida del campo solar, presión del condensador, tipo de condensador, temperatura del ambiente, etc. Para ello, se empleará un software comercial para simulación de ciclos termodinámicos: IPSEpr.Publication Open Access Annual energy performance of a thermoelectric heat pump combined with a heat recovery unit to HVAC one passive house dwelling(Elsevier, 2022) Díaz de Garayo, Sergio; Martínez Echeverri, Álvaro; Astrain Ulibarrena, David; Ingeniería; Ingeniaritza; Institute of Smart Cities - ISCThis paper proposes a HVAC system that integrates a thermoelectric heat pump with a double flux ventilation system and a sensible heat recovery unit able to provide heating, cooling and ventilation to a 74.3 m2 Passive House certified dwelling in Pamplona (Spain). This study computationally investigates the energy performance of the system and the comfort conditions of the dwelling for one year long. The thermoelectric HVAC system maintains adequate comfort conditions with an indoor temperature between 20–23 °C in wintertime and 23–25 °C during summer, thanks to the precise control of the voltage supplied to the thermoelectric heat pump that can regulate the heating/cooling capacity from 5 to 100 %. The system consumes 1143.3 kWh/y (15.3 kWh/m2y) of electric energy, that can be provided by 4 photovoltaic panels of 250 Wp each. This system is then compared with a vapor compression heat pump with a COP of 4.5. The vapor compression system reduces the electric energy consumption by 36.1 % with respect to the thermoelectric system, which allows saving only 270 Wp (1–2 PV panels). This demonstrates the promising application of thermoelectricity for HVAC in passive houses.Publication Open Access Aplicación de un algoritmo evolutivo diferencial multiobjetivo para el diseño de un absorbedor de energía de las olas(2013) Beloqui Larumbe, María; Astrain Ulibarrena, David; Lafoz, Marcos; Escuela Técnica Superior de Ingenieros Industriales y de Telecomunicación; Telekomunikazio eta Industria Ingeniarien Goi Mailako Eskola Teknikoa; Ingeniería Mecánica, Energética y de Materiales; Mekanika, Energetika eta Materialen IngeniaritzaEste proyecto fin de carrera está enmarcado en el área de las energía renovables, en concreto en la energía undimotriz o energía del oleaje. El objetivo principal del proyecto es optimizar las dimensiones de un dispositivo absorbedor que aprovecha la energía procedente del oleaje, para convertirla en energía eléctrica utilizando para ello un sistema con accionamiento directo para extraer la potencia. Para ello desarrollaremos un procedimiento de diseño optimizado de absorbedores basado en un algoritmo diferencial multiobjetivo donde se buscará maximizar la potencia extraída minimizando el coste del dispositivo. De esta manera el propósito del algoritmo es encontrar un conjunto de soluciones (conjunto de óptimos de Pareto). La evaluación de este algoritmo se llevará a cabo a través una combinación de una rama de los algoritmos evolutivos conocida como algoritmo diferencial y un algoritmo genético denominado NSGA-II (nondominated sorting genetic algorithm II). Una vez optimizadas las dimensiones, el objetivo es evaluar un estudio de cálculo de energía realizando una comparativa entre considerar oleaje de entrada regular y oleaje de entrada irregular. Desarrollaremos un dispositivo experimental que permita obtener una evolución temporal de la posición de un cuerpo flotante sobre una superficie de agua estática, para determinar a partir de la misma los parámetros de resistencia de radiación y masa añadida, de forma que se puedan comparar con los que se han obtenido a partir del estudio teórico previo.Publication Open Access Assessing the reliability of current simulation of thermoelectric heat pumps for nearly zero energy buildings: expected deviations and general guidelines(Elsevier, 2019) Martínez Echeverri, Álvaro; Díaz de Garayo, Sergio; Aranguren Garacochea, Patricia; Astrain Ulibarrena, David; Ingeniaritza; Institute of Smart Cities - ISC; IngenieríaThis paper makes evident that a rigorous review of simulation methods for thermoelectric heat pumps in nearly-zero energy buildings is needed, as incoherent results during verification and validation of simulation models are reported in the literature. Statistical methods based on uncertainty analysis are deployed to calculate the minimum deviations between experimental and simulated values of the main variables that define the performance of a thermoelectric heat pump, within working scenarios expected in nearly-zero energy buildings. Results indicate that the narrower confidence intervals of these deviations are set by the uncertainties in the calculation of the thermoelecric properties of the thermoelectric modules. The minimum deviation in the prediction of the electric power consumed by the thermoelectric heat pump is ±6% in all scenarios. Likewise, confidence intervals for the heat flow emitted to the hot reservoir range from ±8% for high operating voltages of the thermoelectric heat pump to ±23% for low ones. In similar terms, those of the coefficient of performance range from ±4% to ±21%. These lower limits cannot be reduced unless the uncertainties in the measurement of the thermoelectric properties are reduced. In fact, these confidence intervals are due to increase as more uncertainties are added in the analysis, so wider intervals are expected when heat exchangers and complex heat reservoir are introduced in the system. To avoid so, several guidelines for uncertainty reduction are included in the paper, intended to increase the reliability of the simulation of thermoelectric heat pumps. Among them, relevant is the precise account of the aspect ratio in a thermoelectric module, as well as the deployment of temperature and voltage sensors with systematic standard uncertainties lower than 0.3 °C and 0.01 V respectively. The paper demonstrates the relevance of uncertainty propagation analysis in the verification and validation of the simulation models in this field, and underlines how misleading could be just to compare average values of experimental and simulated results.Publication Open Access Auxiliary consumption: a necessary energy that affects thermoelectric generation(Elsevier, 2018) Aranguren Garacochea, Patricia; Araiz Vega, Miguel; Astrain Ulibarrena, David; Ingeniería Mecánica, Energética y de Materiales; Mekanika, Energetika eta Materialen IngeniaritzaWaste heat recovery can apply to a wide range of applications, from transportation, or industries to domestic appliances. Thermoelectric generation technology applied to those cases could produce electrical energy and thus improve their efficiency. A validated computational methodology, which simulates the behavior of any thermoelectric generator and calculates the energy consumption of the auxiliary equipment involved, has been used to determine the potential of waste heat harvesting. The usable energy, the net energy, generated has to be maximized, not only the thermoelectric generation has to be maximized, but also the consumption of the auxiliary equipment has to be minimized, or if possible eliminated. Heat exchangers with a liquid as the heat carrier procure high thermoelectric generations, as their thermal resistances are very low, nevertheless when the consumption of their auxiliary consumption is borne in mind, their use is not that promising. The optimal thermoelectric energy obtained from the flue gases of a real industry using these dissipation systems is 119 MWh/year, while the maximum net energy is 73 MWh/year due to the consumption of the auxiliary equipment. The latest scenario does not only represent a 40% reduction from the optimal thermoelectric generation but also a different optimal working point. The complete elimination of the auxiliary equipment using novel biphasic thermosyphons with free convection at the same application produces a net energy of 128 MWh/year. This novel dissipation technology presents an increase on the thermoelectric generation due to its low thermal resistances, but above all due to the elimination of the auxiliary consumption.Publication Restricted Bioseguridad ambiental en hospitales (BSA)(2005) Legasa Legarrea, Rafael; Astrain Ulibarrena, David; Escuela Técnica Superior de Ingenieros Industriales y de Telecomunicación; Telekomunikazio eta Industria Ingeniarien Goi Mailako Eskola Teknikoa; Ingeniería Mecánica, Energética y de Materiales; Mekanika, Energetika eta Materialen IngeniaritzaPublication Embargo Caracterización de heliostatos para plantas solares de torre basados en cámaras pinhole(2020) Ruano Quintana, Aida; Astrain Ulibarrena, David; San Martín Biurrun, Idoia; Escuela Técnica Superior de Ingeniería Industrial, Informática y de Telecomunicación; Industria, Informatika eta Telekomunikazio Ingeniaritzako Goi Mailako Eskola TeknikoaLas centrales solares de torre están formadas por cientos o miles de helióstatos. Se trata de espejos que se encargan de reflejar la radiación solar y concentrarla en un único receptor central. Por ello, incorporan un sistema/mecanismo de seguimiento para reorientar su posición con respecto a la trayectoria solar. Una buena caracterización óptica del heliostato ofrece un mayor conocimiento del campo solar y sus características de concentración, permitiendo adaptar la estrategia de enfoque y operar la planta de manera óptima. Incrementando así su rendimiento final. La técnica de cámara Pinhole y escaneado permite calcular con precisión la normal de la faceta, en diferentes puntos de la misma, a partir del conocimiento con exactitud de la posición del helióstato y del Sol en cada instante. Para desarrollar dicha técnica se realizan tareas como: - Análisis teórico del sistema y obtención de datos simulados mediante el empleo del software de trazado de rayos Tonatiuh. - Desarrollo de la metodología de caracterización y validación de la misma a partir de los datos obtenidos mediante simulación.Publication Embargo Caracterización de las pérdidas térmicas de tubos absorbedores solares cilíndrico parabólicos a presiones parciales en el ánnulus(2021) Olcoz Martínez, Xabier; Astrain Ulibarrena, David; San Martín Biurrun, Idoia; Escuela Técnica Superior de Ingeniería Industrial, Informática y de Telecomunicación; Industria, Informatika eta Telekomunikazio Ingeniaritzako Goi Mailako Eskola TeknikoaEl proyecto consiste en la caracterización térmica de un tubo absorbedor de una central solar cilindro-parabólica mediante la realización de una serie de ensayos de pérdidas térmicas. Los ensayos se realizarán para diferentes presiones parciales en el interior de ánnulus del tubo absorbedor para conocer la influencia de la presión en el aumento de las pérdidas térmicas. Los ensayos se realizarán en las instalaciones del Centro Nacional de Energías Renovables (CENER) en Sangüesa, Navarra. Normalmente, los tubos absorbedores poseen unas condiciones de vacío en el interior del ánnulus para minimizar las pérdidas térmicas. Sin embargo, cuando las condiciones de vacío se degradan y entra aire al interior del ánnulus a presiones parciales existe un mecanismo de transferencia de calor por conducción molecular entre las paredes del tubo receptor. En este proyecto se trata de cuantificar en un banco de ensayos las pérdidas térmicas por conducción molecular para diferentes presiones en el ánnulus. Una vez obtenidos los resultados se realizará el ajuste de una expresión experimental de las pérdidas de calor por unidad de longitud respecto a la presión en el interior de ánnulus. Por otra parte se desarrollará un modelo 1D de un tubo absorbedor con las expresiones de la bilbliografía. Este modelo se comparará con los resultados obtenidos en los ensayos de caracterización térmica.Publication Open Access Caracterización experimental de un intercambiador de calor con sistema termosifón y cambio de fase aplicado a la generación eléctrica(2016) Llivi Tituaña, John Bryan; Astrain Ulibarrena, David; Araiz Vega, Miguel; Escuela Técnica Superior de Ingenieros Industriales y de Telecomunicación; Telekomunikazio eta Industria Ingeniarien Goi Mailako Eskola TeknikoaLa termoelectricidad es una forma alternativa de generar electricidad. Hoy en día el uso de sistemas de generación tradicionales tiene un gran impacto medioambiental y no son eficientes, por ello es necesario buscar nuevas tecnologías que mejoren dichos sistemas. En este proyecto se estudia un intercambiador de calor y módulos termoeléctricos para poder ser utilizados en sistemas de generación. El uso de un intercambiador de calor es necesario para conseguir aumentar el área efectiva de intercambio de los módulos y conseguir un mayor salto de temperaturas entre sus caras lo cual favorecerá a aumentar la eficiencia de los módulos y por lo tanto mejorará su comportamiento en generación. El intercambiador elegido para este estudio es uno con sistema termosifón y cambio de fase, dicho intercambiador no posee ningún mecanismo ni parte móvil lo cual supone una mejora de la eficiencia global del sistema. Se realiza, así, una caracterización del intercambiador de calor modificando el número de módulos y la potencia suministrada a los mismos con el objetivo de comprender su funcionamiento y con los resultados obtenidos poder validar un modelo computacional de un sistema de generación termoeléctrica desarrollado por el grupo de investigación de Ingeniería Térmica y de FluidosPublication Embargo Caracterización experimental y estudio de un prototipo de generador termoeléctrico aplicado a la energía geotérmica de roca caliente seca(2020) Lasheras Artieda, María; Astrain Ulibarrena, David; Araiz Vega, Miguel; Escuela Técnica Superior de Ingeniería Industrial, Informática y de Telecomunicación; Industria, Informatika eta Telekomunikazio Ingeniaritzako Goi Mailako Eskola TeknikoaEl presente Trabajo Fin de Grado se enmarca en el proyecto de investigación ELECTROVOLCAN, que el grupo de Ingeniería Térmica y de Fluidos está desarrollando, financiado por el Ministerio de España. Tiene como objetivo la conversión del calor geotérmico de origen volcánico, presente en la isla de Lanzaronte, en electricidad, mediante generadores termoeléctricos (GTEG), sin partes móviles y respetuosos con el medio del parque. Para ello, durante el desarrollo de este TFG se ha construido un prototipo de GTEG con termosifones de cambio de fase, para su caracterización en laboratorio, reproduciendo en la medida de lo posible las condiciones del suelo del parque de Timanfaya. Se ha instalado en el prototipo la sensórica necesaria para poder medir las siguientes variables: temperatura en distintos puntos de los componentes del prototipo, tensión e intensidad generadas en los módulos termoeléctricos y flujo de calor aportado. Durante los ensayos se ha estudiado el funcionamiento del prototipo para diferentes temperaturas del foco caliente aplicando un flujo de calor con una fuente de tensión y resistencias calefactoras (que simula el calor geotérmico). Obteniendo curvas de generación para diferentes condiciones consiguiendo una generación máxima de 37 W con un salto de temperatura entre focos de 165 ºC con la resistenica de carga óptima de 7,4 Ω.Publication Open Access Caracterización térmica de intercambiadores de calor bifásicos en condiciones extremas(2019) Yábar Vidán, Alejandro; Astrain Ulibarrena, David; Catalán Ros, Leyre; Escuela Técnica Superior de Ingenieros Industriales y de Telecomunicación; Telekomunikazio eta Industria Ingeniarien Goi Mailako Eskola TeknikoaLos generadores termoeléctricos son dispositivos que permiten generar electricidad directamente a partir de una fuente de calor de una manera robusta, compacta y fiable. Su único inconveniente es su baja eficiencia, por lo que hay que optimizar todos sus componentes para tratar de maximizar la generación eléctrica. El grupo de investigación de Ingeniería Térmica y de Fluidos de la UPNA forma parte del proyecto Electrovolcán, el cual busca generar electricidad a partir del calor geotérmico de las islas Canarias. Para ello, este grupo ha desarrollado fundamentalmente dos tipos de intercambiadores de calor bifásicos: termosifones y heat pipes. Sin embargo, el problema reside en que la trasmisión de calor puede verse perjudicada por la congelación del fluido de trabajo o por las distintas inclinaciones de los tubos. Por ello, el objetivo princ ipal de este Trabajo Fin de Grado consiste en la caracterización térmica de los intercambiadores bifásicos en condiciones extremas. Dicho objetivo queda dividido en tres: • Caracterizar ambos intercambiadores en ambient es extremos (desde 20 hasta-30°C). • Analizar la influencia de la inclinación del heat pipe y de su medio poroso sobre la resistencia térmica de éste. • Diseñar los intercambiadores de calor más adecuados para un generador termoeléctrico que se colocará en el Teide bajo el proyecto Electrovolcán.Publication Embargo Caracterización y diseño de generadores termoeléctricos para abastecimiento de estaciones de vigilancia volcánica(2020) Fernández Orradre, Jesús María; Astrain Ulibarrena, David; Catalán Ros, Leyre; Escuela Técnica Superior de Ingeniería Industrial, Informática y de Telecomunicación; Industria, Informatika eta Telekomunikazio Ingeniaritzako Goi Mailako Eskola TeknikoaLos generadores termoeléctricos son dispositivos capaces de generar electricidad mediante el aprovechamiento del calor residual de una manera robusta, autónoma y sin necesidad de partes móviles. Su inconveniente es la baja eficiencia de los módulos termoeléctricos, por lo que es necesario un continuo desarrollo para la optimización de estos dispositivos. El grupo de Investigación de Ingeniería Térmica y de Fluidos de la Universidad Pública de Navarra forma parte del proyecto ELECTROVOLCAN, cuyo objetivo es la generación de electricidad a partir del calor geotérmico de las zonas volcánicas de las islas Canarias. Uno de los principales problemas es el abastecimiento de estaciones de vigilancia volcánica en estos lugares remotos, debido a las condiciones climáticas presentes y a su localización. En este Trabajo Fin de Grado se analizan experimentalmente dos prototipos de generadores termoeléctricos para comprobar su generación de potencia eléctrica, dando lugar a una generación máxima de 0,363 W con uno de los prototipos y a 0,25 W con el otro. Como dichos modelos no ofrecen una gran resistencia frente a la corrosión existente en estos emplazamientos, se diseñan dos nuevos prototipos más robustos y se estima su generación de manera teórica.Publication Open Access Climatización salas deportivas Agrupación Deportiva San Juan(2015) Albéniz Goñi, Iosu; Saiz, Juan Carlos; Astrain Ulibarrena, David; Escuela Técnica Superior de Ingenieros Industriales y de Telecomunicación; Telekomunikazio eta Industria Ingeniarien Goi Mailako Eskola TeknikoaThe main objective of this Project is to study different solutions of Air-‐Conditioning, to implement the optimal selection of HVAC (Heating, Ventilation and Air-‐Conditioning), and meet the needs of the facilities under study, with the greatest possible energy savings. This will be done in every moment following the current regulations. The project will have two main characteristics: • The best possible energy efficiency, taking into account the following aspects: energy efficiency of thermal production equipment and fluid transport equipment, energy recovery and optimal control and regulation systems. • The best possible Indoor Air Qualit (IAQ) regarding temperature, humidity, cleanliness and air movement. This project is carried out to solve the malaise generated in sports facilities of A.D. San Juan, caused by the lack of a HVAC system • Air-‐Conditioning: mechanic control of the conditions of a space to keep under control its, its temperature, humidity and air quality • ATU: Air Treatment Unit • Fan-‐Coil: device formed by batteries or heat exchangers. Part of air conditioning systems. • Multipurpose heat pump: able to satisfy simultaneously and independently all the demands of cooling, heating and DHW • Heat load: amount of thermal energy per unit of time that an enclosed area exchanges with the outside due to the different hygrothermal conditions inside and outside.Publication Embargo Comparativa entre la eficiencia de vidrios fotovoltaicos súper-hidrófilos y súper-hidrófobos(2024) Huarte Ardanaz, Ainhoa; San Martín Biurrun, Idoia; Astrain Ulibarrena, David; Escuela Técnica Superior de Ingeniería Industrial, Informática y de Telecomunicación; Industria, Informatika eta Telekomunikazio Ingeniaritzako Goi Mailako Eskola TeknikoaEl presente Trabajo Fin de Máster se ha desarrollado en el ‘Centro Nacional de Energías Renovables (CENER)’, y tiene como objetivo realizar una comparativa entre la eficiencia de vidrios fotovoltaicos súper-hidrófilos y súper-hidrófobos, en lo referente a ensuciamiento y autolimpieza. Para cumplir con este objetivo, se han realizado diferentes ensayos y pruebas de ensuciamiento a muestras con superficies tanto súper-hidrófilas como súper-hidrófobas, y se han llevado a cabo diversos procedimientos de medida y caracterización para determinar qué tipo de muestra tiene un comportamiento más eficiente. Se ha medido el ángulo de contacto del agua y el ángulo de deslizamiento de agua de las muestras, se ha cuantificado la adherencia de suciedad en sus superficies tras las pruebas de ensuciamiento mencionadas y, además, se han caracterizado ópticamente todas las muestras utilizadas. Por último, se ha llevado a cabo un análisis de todos los resultados obtenidos tras los diversos ensayos y pruebas mencionadas.Publication Open Access Computational and experimental study of a complete heat dissipation system using water as heat carrier placed on a thermoelectric generator(Elsevier, 2014) Aranguren Garacochea, Patricia; Astrain Ulibarrena, David; Pérez Artieda, Miren Gurutze; Ingeniería Mecánica, Energética y de Materiales; Mekanika, Energetika eta Materialen IngeniaritzaThe heat dissipation systems which have liquids as heat carriers outperform conventional dissipation systems at thermoelectric generators (TEGs). However, new elements need to be introduced such as pumps, secondary heat exchangers and piping. A predictive computational model of a dissipation system involving refrigerant liquids has been implemented. The accuracy of the model is 93 % for all its outputs: the total thermal resistance, the hydraulic losses and the auxiliary power consumption. The validation of the model has been done with a prototype mainly composed by a multi-channel heat exchanger, a fan-coil, a pump and several sensors: temperature, pressure and flow meters. A study on the influence of the water and the air mass flow over the total thermal resistance has been conducted. The total resistance dependence on the air mass flow shows the importance of including the secondary heat exchanger into the thermal and hydraulic calculations. The smallest resistance does not always obtain the highest net power generation, the high demanding power of the auxiliary equipment needed to obtain this resistance influences negatively on the net power generation. Among the experimental points, the optimum scenario obtains a 40 % additional power generation with respect to the smallest resistance point.Publication Open Access Computational study of geothermal thermoelectric generators with phase change heat exchangers(Elsevier, 2020) Catalán Ros, Leyre; Araiz Vega, Miguel; Aranguren Garacochea, Patricia; Astrain Ulibarrena, David; Ingeniaritza; Institute of Smart Cities - ISC; IngenieríaThe use of thermoelectric generators with phase change heat exchangers has demonstrated to be an interesting and environmentally friendly alternative to enhanced geothermal systems (EGS) in shallow hot dry rock fields (HDR), since rock fracture is avoided. The present paper studies the possibilities of the former proposal in a real location: Timanfaya National Park (Canary Islands, Spain), one of the greatest shallow HDR fields in the world, with 5000 m2 of characterized geothermal anomalies presenting temperatures up to 500 °C at only 2 m deep. For this purpose, a computational model based on the thermal-electrical analogy has been developed and validated thanks to a real prototype, leading to a relative error of less than 8%. Based on this model, two prototypes have been designed and studied for two different areas within the park, varying the size of the heat exchangers and the number of thermoelectric modules installed. As a result, the potential of the solution is demonstrated, leading to an annual electricity generation of 681.53 MWh thanks to the scalability of thermoelectric generators. This generation is obtained without moving parts nor auxiliary consumption, thus increasing the robustness of the device and removing maintenance requirements.Publication Open Access Computational study on the thermal influence of the components of a thermoelectric ice maker on the ice production(Springer US, 2012) Rodríguez García, Antonio; Astrain Ulibarrena, David; Martínez Echeverri, Álvaro; González Vian, José; Ingeniería Mecánica, Energética y de Materiales; Mekanika, Energetika eta Materialen IngeniaritzaThe main objective of this paper is to study the thermal resistances of two components of a thermoelectric ice maker installed in a no-frost refrigerator, in order to optimize the ice production. This study is conducted via a computational model developed by the Thermal and Fluids Research Group from Public University of Navarre, explained and validated in previous papers. Firstly, three dissipaters with different space between fins are simulated using Computational Fluid Dynamics Fluent to study their influence on both the ice production and the performance of the refrigerator. The computational model predicts a maximum production of 2.82 kg/day of ice with less than 7 W of extra electric power consumption, though these values depend to a great extent on the cooling and freezing power of the refrigerator. Secondly, this work focuses on reducing the size of the components in order to save raw material and reduce the cost of the device. The computational model predicts that the last design produces 2.42 kg/day of ice, saves 65 % of raw material and reduces to the half the expenses assigned to the thermoelectric modules.