Algoritmos de optimización en ingeniería

Descripción

Adéntrese con agilidad en el mundo de la optimización numérica.

La eficiencia y la optimización se erigen como principios clave de la ingeniería y la gestión. Poseer las herramientas y técnicas de optimización correctas se ha vuelto indispensable. La revolución tecnológica y el auge del análisis de datos han resaltado el inmenso valor de los algoritmos de optimización, capaces de descubrir las mejores soluciones en una amplia gama de escenarios, desde la optimización de recursos en proyectos de ingeniería hasta la estrategia de toma de decisiones en la gestión empresarial.

Sin embargo, adentrarse en el aprendizaje de la optimización numérica representa un reto significativo, que demanda una sólida comprensión de las matemáticas y la programación informática. La abrumadora cantidad de nueva información y la jerga especializada pueden ser particularmente intimidantes sin la guía de un experto.

Este libro se presenta como la solución a este desafío: ofrece una introducción al fascinante mundo de la optimización numérica con un estilo claro y ameno, proporcionando simultáneamente las herramientas esenciales de matemáticas y programación de manera secuencial y accesible, sin necesidad de conocimientos previos especializados.

Se distingue de otras publicaciones especializadas por su enfoque eminentemente práctico. Incluye ejemplos en MATLAB, que sirven como herramienta práctica para reducir la distancia entre la teoría y su aplicación en el mundo real. La inclusión de ejemplos de código ya preparados y su explicación línea por línea no solo hace que la materia resulte más atractiva, sino que también anima a experimentar, modificar y mejorar el código con sus propias ideas.

Si se acerca a la optimización numérica por primera vez como estudiante, este libro será un recurso de gran valor para sus estudios, y le brindará un entendimiento profundo de los algoritmos de optimización y su aplicación práctica. Si es un profesional que busca adentrarse en el campo de la optimización sin ser un especialista, encontrará en este libro un excelente punto de partida.

Descubra cómo Algoritmos de optimización en ingeniería puede iluminar su camino hacia el dominio de la optimización numérica, una de las habilidades más codiciadas en el ámbito de la ingeniería. Su viaje hacia la comprensión y hacia la comprensión y aplicación de la optimización numérica comienza aquí.

CAPÍTULO 1. INTRODUCCIÓN 1

1.1 El sistema energético .1

1.2 Las energías renovables.6

1.2.1 Energía de la biomasa.7

1.2.2 Energía eólica .8

1.2.3 Energía geotérmica .9

1.2.4 Energía hidráulica .11

1.2.5 Energía mareomotriz.12

1.2.6 Energía undimotriz13

1.2.7 Energía maremotérmica 15

1.2.8 Energía osmótica.16

1.2.9 Energía solar .17

1.3 La energía solar térmica en el mundo.19

1.4 La energía solar térmica en Europa.20

 

CAPÍTULO 2. LA RADIACIÓN SOLAR.25

2.1 El Sol, fuente de energía25

2.1.1 Terminología básica26

2.1.2 La constante solar .26

2.1.3 El espectro solar27

2.2 Influencia de la atmósfera.29

2.3 El balance energético en la Tierra.31

2.4 El movimiento Tierra-Sol.33

2.4.1 Ángulos básicos 36

2.4.2 El tiempo solar 39

2.4.3 Ángulos relativos a superficies inclinadas.40

2.5 Irradiación solar extraterrestre .42

2.6 Irradiación solar terrestre .43

2.7 Medición de la radiación solar45

2.8 Fundamentos físicos del aprovechamiento de la energía solar.48

2.8.1 El cuerpo negro.48

2.8.2 Absorbancia49

2.8.3 Emitancia 50

2.8.4 Superficies selectivas 50

 

CAPÍTULO 3. LAS INSTALACIONES SOLARES TÉRMICAS53

3.1 Descripción de una instalación solar térmica.53

3.2 Clasificación de las instalaciones solares térmicas54

3.2.1 Clasificación según el principio de circulación 55

3.2.2 Clasificación según el sistema de expansión 56

3.2.3 Clasificación según el sistema de intercambio .58

3.2.4 Clasificación según el sistema auxiliar59

3.2.5 Clasificación según la aplicación62

 

CAPÍTULO 4. EL SISTEMA DE CAPTACIÓN 67

4.1 Descripción y clasificación de los captadores solares 67

4.2 Componentes del captador plano .73

4.2.1 Cubierta transparente74

4.2.2 Placa absorbente.75

4.2.3 Tubos de intercambio .75

4.2.4 Aislamiento.76

4.2.5 Carcasa .76

4.3 Balance energético 77

4.4 Rendimiento térmico.79

4.5 Conexionado de los captadores 82

4.6 Área total, área de apertura y área del absorbedor86

4.7 Estructura de soporte 87

4.8 Distancia mínima entre filas de captadores 87

 

CAPÍTULO 5. EL SISTEMA DE INTERCAMBIO 91

5.1 Mecanismos de transmisión de calor 91

5.1.1 Transmisión de calor por conducción 91

5.1.2 Transmisión de calor por convección.93

5.1.3 Transmisión de calor por radiación 95

5.1.4 Resistencia térmica .95

5.1.5 El coeficiente global de transmisión de calor .96

5.2 Descripción y clasificación de los intercambiadores de calor.98

5.2.1 Intercambiadores internos.98

5.2.2 Intercambiadores externos 99

5.3 Eficiencia del intercambiador101

5.4 Factor captador-intercambiador .102

5.4.1 Cálculo del intercambiador 103

CAPÍTULO 6. EL SISTEMA DE ACUMULACIÓN113

6.1 Descripción .113

6.2 La estratificación de las temperaturas.114

6.3 El aislamiento 114

6.4 Clasificación de los acumuladores 114

6.4.1 Clasificación según la posición.115

6.4.2 Clasificación según el material .116

6.4.3 Clasificación según el sistema de intercambio .117

6.5 Dimensionado del sistema de acumulación122

CAPÍTULO 7. EL SISTEMA HIDRÁULICO 123

7.1 Componentes del sistema hidráulico 123

7.2 Tuberías .124

7.2.1 Dilatación térmica 126

7.2.2 Cálculo de tuberías y pérdidas de carga.126

7.2.3 Aislamiento.136

7.3 Válvulas .138

7.3.1 Válvulas de esfera .139

7.3.2 Válvulas de asiento.139

7.3.3 Válvulas de resorte140

7.3.4 Válvulas de clapeta.142

7.3.5 Válvulas de equilibrado 144

7.3.6 Válvulas termostáticas.145

7.4 Bombas de recirculación.146

7.4.1 Requisitos de las bombas de circulación150

7.4.2 Cálculo de la bomba 152

7.5 Vasos de expansión .152

7.5.1 Tipología.153

7.5.2 Cálculo de vasos de expansión según la norma UNE 100155 .154

7.5.3 Cálculo del vaso de expansión del circuito primario .158

7.6 Elementos accesorios.162

7.6.1 Disipadores de calor.162

7.6.2 Purgadores de aire 168

7.6.3 Reductores de presión 170

7.6.4 Manómetros170

7.6.5 Termómetros.171

7.6.6 Conjuntos prefabricados .172

7.6.7 Contadores de energía 173

7.7 Fluido caloportador.174

 

CAPÍTULO 8. EL SISTEMA AUXILIAR.179

8.1 Introducción179

8.2 Conexión del sistema auxiliar con la instalación solar .181

8.2.1 Sistema auxiliar en serie con la acumulación solar 181

8.2.2 Sistema auxiliar-acumulador en serie con la acumulación solar183

8.2.3 Sistema auxiliar en paralelo con la acumulación solar.183

8.3 Dimensionado del sistema auxiliar .185

 

CAPÍTULO 9. EL SISTEMA DE CONTROL191

9.1 Sensores.193

9.2 Termostato diferencial 196

9.3 Actuadores 198

9.4 Control del proceso de carga del acumulador solar.199

 

CAPÍTULO 10. APLICACIONES205

10.1 Climatización de piscinas205

10.1.1 Circuito abierto.206

10.1.2 Circuito cerrado207

10.2 Producción de ACS .208

10.2.1 Producción de ACS centralizada y acumulación distribuida209

10.2.2 Producción de ACS centralizada y acumulación centralizada .211

10.2.3 Producción de ACS centralizada, acumulación centralizada

e intercambiador individual .213

10.3 Calefacción214

10.4 Refrigeración .216

10.4.1 La refrigeración por absorción216

10.4.2 El ciclo de absorción de simple efecto .218

10.4.3 El ciclo de absorción de doble efecto.220

10.4.4 La absorción rotativa 222

10.4.5 Instalaciones de pequeña y media potencia para producción de ACS,

apoyo a calefacción y producción de frío223

10.4.6 Instalación para producción de agua caliente sanitaria, apoyo a calefacción

y producción de frío en instalaciones de gran tamaño.224

 

CAPÍTULO 11. CÁLCULO DE INSTALACIONES227

11.1 El Código Técnico de la Edificación227

11.2 Contribución solar mínima .229

11.3 Cálculo de la energía solar disponible 235

11.4 Cálculo de la demanda de energía en instalaciones de ACS 236

11.5 Cálculo de la demanda de energía en la climatización de piscinas240

11.6 Cálculo de la demandas de calefacción y refrigeración .242

11.6.1 El método de los grados-día .242

11.6.2 Cálculo aproximado de la carga térmica244

CAPÍTULO 12. PREVENCIÓN DE LA LEGIONELOSIS.247

ANEXO I. NORMATIVA APLICABLE 253

ANEXO II. TABLAS DE REFERENCIA 256

ANEXO III. CÁLCULO DE LAS PÉRDIDAS POR ORIENTACIÓN E INCLINACIÓN .271

ANEXO IV. CÁLCULO DE LAS PÉRDIDAS DE RADIACIÓN SOLAR POR SOMBRAS275

ANEXO V. MÉTODOS DE CÁLCULO.283

BIBLIOGRAFÍA306