Proyecto Fin de Carrera Ingeniería Industrial -...

Equation Chapter 1 Section 1

Proyecto Fin de Carrera Ingeniería Industrial

Análisis de Sistemas de Refrigeración Solar por Absorción y Adsorción

Autor: José Antonio Vicente Soltero

Tutor: José Julio Guerra Macho

Dep. Ingeniería Energética Escuela Técnica Superior de Ingeniería

Universidad de Sevilla

Sevilla, 2015

Proyecto Fin de Carrera Ingeniería Industrial

Análisis de Sistemas de Refrigeración Solar por

Absorción y Adsorción

Autor:

José Antonio Vicente Soltero

Tutor:

José Julio Guerra Macho

Catedrático de la Universidad de Sevilla

Departamento de Ingeniería Energética

Escuela Técnica Superior de Ingeniería

Universidad de Sevilla

Sevilla, 2015

Proyecto Fin de Carrera: Análisis de Sistemas de Refrigeración Solar por Absorción y Adsorción

Autor: José Antonio Vicente Soltero

Tutor: José Julio Guerra Macho

El tribunal nombrado para juzgar el Proyecto arriba indicado, compuesto por los siguientes miembros:

Presidente:

Vocales:

Secretario:

Acuerdan otorgarle la calificación de:

Sevilla, 2015

El Secretario del Tribunal

ÍNDICE

CAPITULO 1. INTRODUCCIÓN 17

1.1 Introducción 17

1.2 Frio Solar 19

1.3 Estado del arte 20

1.3.1 Estado del arte de la refrigeración solar por absorción 23

1.3.2 Estado del arte de la refrigeración solar por adsorción 26

1.4 Contenido y objeto del proyecto 28

CAPITULO 2. LA REFRIGERACIÓN SOLAR 29

2.1. Introducción 29

2.1.1. Clasificación de las tecnologías de refrigeración solar 34

2.2. Tecnología de captación solar para aplicaciones de refrigeración 36

2.2.1. Captadores planos 37

2.2.2. Captadores de concentración 42

2.2.3. Comparación entre los principales captadores refrigeración solar 44

2.3. Sistemas de refrigeración solar 46

2.3.1. Refrigeración solar por compresión mecánica 47

2.3.2. Ciclo termoeléctrico Pletier 48

2.3.3. Sistema de refrigeración evaporativa con desecante 50

2.3.3.1. Desecante Sólido 50

2.3.3.2. Desecante Líquido 61

2.3.4. Sistema de refrigeración por absorción 65

2.3.5. Sistema de refrigeración por adsorción 86

CAPITULO 3. FABRICANTES 95


3.1.1. Mercado de las máquinas de absorción 95

3.1.2. Mercado de las máquinas de adsorción 97

3.2. Fabricantes de enfriadoras de absorción 98

3.2.1. Carrier 98

3.2.2. York 102

3.2.3. ClimateWell 103

3.2.4. Yazaki 106

3.2.5. Broad 109

3.2.6. Thermax 114

3.3. Fabricantes de enfriadoras de adsorción 118

3.3.1. MYCOM – Mayakawa 118

3.3.2. Nishiyodo 120

3.3.3. SorTech 122

3.3.4. Invensor Gmbh 124

3.4. Comparación de los equipos de absorción y adsorción aptos para

refrigeración solar 124

CAPITULO 4. INSTALACIONES 131


4.2. Instalaciones de sistemas por absorción 137

4.3. Instalaciones de sistemas por adsorción 171

4.4. Conclusión 183

CAPITULO 5. RESUMEN Y CONCLUSION 191

5.1. Resumen de la Tecnologia 191

5.2. Resumen Fabricantes 193

5.3. Resumen Instalaciones 194

5.4. Conclusión 195

ANEXO 197

BIBLIOGRAFíA 199

ÍNDICE DE FIGURAS

Figura 1.1. Distribución del consumo energético en una vivienda en España. 18

Figura 1.2. Previsión de la potencia instalada en climatización. 19

Figura 1.3. Evolución del número de publicaciones sobre refrigeración solar. 21

Figura 1.4.a. Evolución del número de publicaciones sobre refrigeración solar por absorción. 22

Figura 1.4.b. Evolución del número de publicaciones sobre refrigeración solar por adsorción. 23

Figura 2.1. Demanda refrigeración y radiación solar en un centro comercial en Madrid. 30

Figura 2.2. Comparación económica entre refrigeración convencional y refrigeración solar

con ETC y FPC. 32

Figura 2.3.a. Esquema sistema refrigeración por compresión. 33

Figura 2.3.b. Esquema sistema refrigeración solar. 33

Figura 2.4. Clasificación de los sistemas de refrigeración solar. 35

Figura 2.5. Irradiación solar en Europa. 36

Figura 2.6. Distribución de la capacidad instalada de captadores solares en el mundo, 2012. 38

Figura 2.7. Distribución de la capacidad instalada de captadores solares en Europa, 2012. 38

Figura 2.8. Elementos de un captador solar plano. 39

Figura 2.9. Elementos de un captador solar de aire. 40

Figura 2.10. Esquema de un tubo de vacío. 41

Figura 2.11. Elementos de un captador CPC. 42

Figura 2.12. Esquema de un concentrador lineal de Fresnel. 43

Figura 2.13. Diagrama de elección de la tecnología de captación solar según la tecnología de refrigeración. 45

Figura 2.14. Esquema de refrigeración solar mediante fotovoltaica. 47

Figura 2.15. Esquema placa Peltier. 48

Figura 2.16. Nevera con ciclo termoeléctrico Peltier. 50

Figura 2.17. Esquema de un sistema de refrigeración con rueda desecante rotativa. 51

Figura 2.18. Diagrama psicrométrico del sistema. 52

Figura 2.19. Funcionamiento en modo ventilación. 53

Figura 2.20. Funcionamiento en modo humidificación directa. 53

Figura 2.21. Funcionamiento en modo de humidificación indirecta. 54

Figura 2.22. Funcionamiento en modo de adsorción. 54

Figura 2.23.a. Principio de funcionamiento de la rueda desecante rotativa. 55

Figura 2.23.b. Sistema evaporativo con rueda de desecante. 57

Figura 2.24. Sala de conferencia de la Cámara de Comercio. Friburgo. 59

Figura 2.25. Captadores solares de la Cámara de Comercio. Freiburg. 60

Figura 2.26. Edificio de oficinas. Hartberg. 60

Figura 2.27. Esquema de un sistema de refrigeración con desecante líquido. 62

Figura 2.28. Instalación de refrigeración evaporativa por desecante líquido. Friburgo. 65

Figura 2.29. Comparación entre la compresión en la máquina de absorción y en la máquina de compresión mecánica. 66

Figura 2.30. Esquema básico sistema de refrigeración solar por absorción. 69

Figura 2.31. Esquema de una enfriadora de absorción. 70

Figura 2.32. Esquema de un generador de una máquina de absorción de simple efecto. 72

Figura 2.33. Esquema de un condensador de una máquina de absorción de simple efecto. 73

Figura 2.34. Esquema de un evaporador de una máquina de absorción de simple efecto. 74

Figura 2.35. Esquema de un absorbedor de una máquina de absorción de simple efecto. 74

Figura 2.36. Configuración vertical y horizontal de absorbedor vapor líquido continuo. 75

Figura 2.37. Absorbedor con fase vapor continuo y líquido continuo. 76

Figura 2.38. Máquina de absorción de simple efecto. 76

Figura 2.39. Esquema del ciclo de absorción de doble efecto. 77

Figura 2.40. Esquema de una máquina de absorción de doble efecto. 78

Figura 2.41. Esquema de máquina de absorción de doble efecto con flujo en paralelo. 80

Figura 2.42. Esquema de máquina de absorción de doble efecto con flujo en serie. 81

Figura 2.43. Esquema del ciclo de absorción de triple efecto. 82

Figura 2.44. Comparación de máquinas de absorción según COP y temperatura de activación. 83

Figura 2.45. Porcentaje de uso se las diferentes tecnologías de refrigeración solar. 85

Figura 2.46. Distribución de los sistemas de enfriamiento solar de pequeña y gran potencia. 86

Figura 2.47. Ejemplo de estructuras de una Zeolita. 88

Figura 2.48. Esquema de una enfriadora de adsorción. 89

Figura 2.49. Etapas en una máquina de adsorción de simple efecto. 90

Figura 2.50. Esquema máquina de adsorción con 2 evaporadores y 3 cámaras de adsorción. 92

Figura 2.51. Comparación de los rendimientos de las máquinas de adsorción y absorción. 94

Figura 3.1. Orden de magnitud de capacidades de enfriadoras de absorción (no exhaustiva). 96

Figura 3.2. Orden de magnitud de capacidades de enfriadoras de adsorción (no exhaustiva). 98

Figura 3.3. Máquina de absorción de la serie 16DJ de Carrier. 99

Figura 3.4. Máquina de absorción de la serie 16LJ de Carrier. 99

Figura 3.5. Máquina de absorción de la serie 16TJ de Carrier. 101

Figura 3.6. Máquina de absorción York de la serie YPC. 103

Figura 3.7. Máquina de absorción York de la serie YIA. 103

Figura 3.8. Máquina de absorción ClimateWell 10. 104

Figura 3.9. Máquina de absorción WFT‐SC20 de Yazaki. 107

Figura 3.10. Máquina de absorción de la serie BZ de Broad. 111

Figura 3.11. Máquina de absorción de la serie BH de Broad. 112

Figura 3.12. Máquina de absorción de la serie BS de Broad. 112

Figura 3.13. Máquina de absorción de la serie 2V de Thermax. 115

Figura 3.14. Máquina de absorción de la serie 2B de Thermax. 116

Figura 3.15. Máquina de absorción de la serie Cogenie LT de Thermax. 116

Figura 3.16. Máquina de absorción de la serie 2G de Thermax. 117

Figura 3.17. Máquina de adsorción de la serie AdRef‐Noa Z‐3515 de Mayekawa. 119

Figura 3.18. Máquina de adsorción de la serie ADCM1 de Nishiyodo. 121

Figura 3.19. Máquina de adsorción de la serie eZea de SorTech. 123

Figura 3.20. Máquina de adsorción LTC 10 plus de Invensor. 125

Figura 3.21. Comparación en función de las potencias máximas de refrigeración. 129

Figura 3.22. Cuota de mercado de enfriadoras de absorción y adsorción. 130

Figura 4.1. Evolución del número de instalaciones de climatización solar en el mundo. 132

Figure 4.2. Repartición de las instalaciones de refrigeración solar en el año 2009. 132

Figura 4.3. Porcentaje de uso de las diferentes tecnologías de refrigeración solar. 133

Figura 4.4. Colectores solares utilizados en instalaciones de refrigeración solar. 134

Figura 4.5. Oxford Gargens Retirement village. 137

Figura 4.6. Instalación de captadores de tubo de vacío. 138

Figura 4.7. Captadores solares Hospital Moot. 139

Figura 4.8. Desert Mountain Hight School, Arizona. 141

Figura 4.9. United World College, Singapur. 143

Figura 4.10. Caixa Geral de Depositos, Lisboa. 145

Figura 4.11. Paneles solares en la cubierta del edificio Caixa Geral de Depositos. 146

Figura 4.12. Edificio Inditex, Arteixo. 147

Figura 4.13. Cubierta del edificio de oficinas de ESAB. 149

Figura 4.14. Hospital de Echuca. 151

Figura 4.15. Edificio de oficinas de ISOFOTON, Málaga. 153

Figura 4.16. Hotel Rethimno Village, Creta. 155

Figura 4.17. Captadores solares del SEC, Gurgaon. 157

Figura 4.18. Cubierta del Metro Cash & Carry de Roma. 159

Figura 4.19. Cubierta del edificio de oficinas de Digicel, Kingston 161

Figura 4.20. Captadores solares en la cubierta del edificio, Trento. 163

Figura 4.21. Oficinas de Ott & Spiess, Langenau. 165

Figura 4.22. Sheikh Zayed Desert Learning Center, Abu Dhabi. 167

Figura 4.23. Cubierta del edificio Sheikh Zayed Desert. 168

Figura 4.24. Concentradores lineales de Fresnel en la cubierta de la ESI. 169

Figura 4.25. Captadores solares en la cubierta del Hospital de Friburgo. 171

Figura 4.26. Superficie de captación del Gr Sarantis, Viotia. 173

Figura 4.27. Máquinas de adsorción de 350 kW del sistema. 174

Figura 4.28. Almacén del grupo HEFAME, Murcia. 175

Figura 4.29. Máquinas de adsorción y torres de enfriamiento. 176

Figura 4.30. Instituto de Energía Solar (ISE), Friburgo 179

Figura 4.31. Captadores solares en la cubierta del ISE. 180

Figura 4.32. Shanghai Research Institute of Building Science, Shanghai. 181

Figura 4.33. Evolución del ratio L/kW en función de la potencia nominal de refrigeración. 183

Figura 4.34. Evolución del ratio m2/kW en función del tipo de captador solar. 184

Figura 4.35. Ratio m2/kW en función de la potencia nominal de refrigeración. 185

Figura 4.36. Ratio m2/kW en función de la potencia nominal de refrigeración. 186

Figura 4.37. Distribución de instalaciones de refrigeración solar en función del tipo de edificio. 187

Figura 4.38 Distribución de los costes de una instalación de pequeña escala en función de los componentes. 188

Figura 4.39 Distribución de los costes de una instalación de pequeña escala en función de los componentes 189

ÍNDICE DE TABLAS

Tabla 2.1. Análisis de refrigerantes y absorbentes utilizados en refrigeración solar. 30

Tabla 2.2. Captadores solares para instalaciones de refrigeración solar. 44

Tabla 2.3. Descripción de fabricantes de ruedas desecantes. 58

Tabla 2.4. Comparativa de prestaciones para máquinas con BrLi/H2O. 67

Tabla 2.5. Comparativa de prestaciones para máquinas con NH3/ H2O. 68

Tabla 2.6. Comparativas de máquinas de absorción accionadas por energía solar. 83

Tabla 3.1. Especificaciones y datos técnicos de la serie 16LJ de Carrier. 100

Tabla 3.2. . Especificaciones y datos técnicos de la serie 16TJ de Carrier. 101

Tabla 3.3. Características de ClimateWell 10. 105

Tabla 3.4. Tamaños de la gama WFC‐SC y WFC‐SH de Yazaki. 107

Tabla 3.5. Tabla de especificaciones técnicas de WTF‐S20. 108

Tabla 3.6. Tabla de especificaciones técnicas de CH MG150. 109

Tabla 3.7. Clasificación de las máquinas de absorción de Broad. 110

Tabla 3.8. Clasificación de enfriadoras de absorción fabricadas por Thermax. 114

Tabla 3.9. Tabla de especificaciones de las enfriadoras por adsorción de Mayekawa. 119

Tabla 3.10. Clasificación de la serie ADCM1 en función de la potencia. 120

Tabla 3.11. Comportamiento del modelo ADCM1‐090 ante variaciones de la temperatura del agua caliente. 121

Tabla 3.12. Tabla de especificaciones de las enfriadoras por adsorción de SorTech. 123

Tabla 3.13. Tabla de especificaciones de las enfriadoras por adsorción de Invensor. 126

Tabla 3.14. Características enfriadoras por absorción y adsorción accionadas por agua caliente. 127

Tabla 3.15. Características de las enfriadoras por absorción accionadas por vapor de agua. 128

Tabla 3.16. Características de las enfriadoras por absorción de doble efecto accionadas por agua caliente. 128

Tabla 5.1. Resumen de las tecnologías de refrigeración solar. 192

PFC Análisis de Sistemas de Refrigeración Solar por Absorción y Adsorción

Jose Antonio Vicente Soltero 17

Capítulo 1: INTRODUCCIÓN

1.1. Introducción

El incremento de la demanda global de energía y de las emisiones de CO2 unido a un aumento

continuo de los precios de las fuentes de energía convencionales y la creciente dependencia de

los combustibles fósiles obligan a buscar nuevas fuentes de energía, como las renovables, que

permitan realizar una transición hacia un modelo energético más sostenible.

Según recientes estudios se espera que tanto la demanda energética como las emisiones de

CO2 se incrementen en torno a un 35% en 2030. Las emisiones de CO2 son las culpables en gran

medida del cambio climático.

Según proyecciones climáticas presentadas en el último Panel Intergubernamental sobre el

Cambio Climático (IPCC) la temperatura de la superficie se incrementara entre 1.5 y 6.4° C a lo

largo de este siglo. Este aumento de la temperatura afectará a la estructura y funciones de los

ecosistemas existentes, aumento del nivel del mar debido al deshielo de los polos,

desertización, etc.

La Agencia Internacional de la Energía informó de que un 68% de la energía eléctrica

consumida en 2010 era de origen fósil. Esta situación se hace incluso más insostenible al saber

que las reservas de combustibles fósiles están agotándose. Hay numerosos estudios y

estimaciones acerca del tiempo que tardarán en agotarse estas fuentes, los más optimistas



estiman que las reservas durarán: 35 años las reservas de petróleo, 40 las de gas y alrededor de

100 años las reservas de carbón.

Figura 1.1. Distribución del consumo energético en una vivienda en España.

Según el Building Energy Data Book de 2013 los edificios son responsables del 41% de la energía

primaria consumida y del 38% de las emisiones de CO2. En la figura 1.1 se aprecia la distribución

del consumo energético en una vivienda típica en España y se puede apreciar como casi la

mitad del consumo energético de una vivienda en España es debido a la climatización.

Dado el contenido de este proyecto, nos centraremos en el consumo de climatización que

supone casi la mitad del consumo de una vivienda. Ese consumo de climatización puede ser

tanto de calefacción en los meses fríos como de refrigeración en los meses más calurosos. La

demanda de energía para refrigeración se está incrementando constantemente debido al

aumento de las cargas térmicas, el cambio climático y sobre todo al incremento de la demanda

de confort térmico en los edificios.

El aumento de la demanda de climatización ha ocasionado un espectacular aumento de los

equipos de climatización tradicionales, de compresión mecánica, en los últimos 20 años. Con lo

que la climatización se ha convertido en una parte muy importante del consumo eléctrico en

diversas partes del mundo. En la figura 1.1 se tiene la evolución de la potencia instalada en

máquinas de refrigeración diferenciando según el tipo (todas ellas de compresión mecánica)

según Air‐conditioning systems‐ Final report of Task 2, 2012.



Figura 1.2. Previsión de la potencia instalada en climatización. (Fuente: Air‐conditioning

systems ‐ Final report of Task 2, 2012).

Además, los refrigerantes orgánicos halogenados (HCFCs) que se utilizan en estas máquinas son

muy perjudiciales para la capa de ozono, y la Comisión Europea ha programado su prohibición

para 2015. Por ello se investigan constantemente nuevas sustancias que puedan ser utilizadas

como refrigerantes y sean respetables con la capa de ozono.

Todos estos problemas causados por la climatización pueden paliarse significativamente

mediante el uso de la refrigeración solar.

1.2. Frío Solar

La refrigeración solar se basa en un concepto que a primera vista puede parecer contradictorio:

utilizar la energía solar para producir frío.

Transformamos la energía solar en energía térmica (o en algunos casos en eléctrica) mediante

captadores solares y esta energía térmica la utilizamos para producir frío de diferentes formas

dependiendo de la tecnología que se utilice. Aunque en este proyecto nos centraremos en la



refrigeración por absorción y en la refrigeración por adsorción, en este apartado hablaremos de

las características generales de los sistemas de frío solar.

El frío solar en general tiene una serie de ventajas respecto a la refrigeración mecánica

tradicional. Esto hace que el frío solar tenga un gran atractivo y un gran potencial que ha

ocasionado un creciente interés por esta tecnología en los últimos años.

En primer lugar, la energía solar podría utilizarse para refrigeración en verano y calefacción en

invierno. Además, todo esto se ve favorecido por la legislación nacional e internacional, que

entre otras cosas obliga en las nuevas construcciones la instalación de captadores solares que

deben de hacerse cargo de calentar un porcentaje anual del agua caliente sanitaria. Gracias a

esto se presenta la oportunidad de proyectar instalaciones que además sean capaces de

climatizar utilizando los captadores.

Otra característica muy importante de la refrigeración solar es que las puntas de demanda de

climatización coinciden con el máximo de irradiación solar. Cuando más frío demandamos es

cuando más frío se puede producir.

Aunque en Europa, en torno al 55% de la demanda energética de los hogares está relacionada

con la calefacción, desde hace años la demanda de climatización está sufriendo un aumento

importantísimo. De hecho, hay países como España en los que los picos de consumo eléctrico

ya no se dan en invierno, sino en los meses de calor. Por ello, se debe apostar por una

transición hacia la refrigeración a partir de fuentes renovables que tienen un consumo eléctrico

casi despreciable respecto a la climatización tradicional.

Por último, otra característica del frío solar es que se utilizan refrigerantes que en general no

son dañinos para las personas y son respetables con el medio ambiental, a diferencia de la

refrigeración por compresión mecánica.

Como se ha visto, la refrigeración solar ofrece ventajas en diferentes ámbitos frente a la

climatización por compresión mecánica, pero aun así, el frío solar es una solución que no se ha

implantado con la fuerza esperada y debido a esto es una tecnología desconocida para la

mayoría. Las principales causas son los bajos rendimientos en comparación con la refrigeración

tradicional, la alta inversión inicial y la falta de datos sistematizados y software con los que

facilitar el diseño y la toma de decisiones en las instalaciones.

1.3. Estado del arte

En este apartado se intentará resumir algunos trabajos que han sido realizados por

profesionales en la materia de todas partes del mundo. Debido a que el proyecto abarcará

principalmente la refrigeración solar por absorción y por adsorción, clasificaremos los artículos



en artículos dedicados a absorción y artículos dedicados a adsorción. Dentro de esta

clasificación englobaremos los principales artículos de ambas tecnologías de forma cronológica

con un breve resumen en la que se remarcará los contenidos más importantes.

Antes de entrar en el estado del arte, siempre es interesante realizar un estudio sobre el

número de artículos por año que se publican sobre la tecnología a estudiar. Mediante este

estudio se puede llegar a ver como de “viva” está una tecnología. Si la evolución del número de

publicaciones a lo largo de los años es creciente, puede indicar un aumento del interés sobre

esa tecnología o el descubrimiento de avances significativos que la han vuelto a hacer atractiva.

Sin embargo, si la evolución es decreciente, indica un decremento del interés sobre esa

tecnología que puede ser porqué haya alcanzado una madurez tecnológica y los artículos de

investigación hayan desaparecido o porque la tecnología carezca de interés por la aparición de

otras tecnologías más competentes.

Si se habla de la refrigeración solar o frío solar, como ya se ha mencionado anteriormente,

estamos hablando de todas aquellas tecnologías que son capaces de producir frío usando como

fuente la radiación solar. En la figura 1.3 se muestra el número de publicaciones por año desde

el año 2005.

Figura 1.3. Evolución del número de publicaciones sobre refrigeración solar. (Fuente:

ScienceDirect).

El número de publicaciones sobre refrigeración solar se ha ido incrementando año tras año,

especialmente en los últimos 3 años, aunque habría que esperar a finales de 2015 para ver si

esa evolución se mantiene. El interés sobre la refrigeración solar continúa en crecimiento

debido no solo al atractivo de la tecnología sino también a la necesidad de encontrar una

tecnología de refrigeración más eficiente y limpia con el medio ambiente.



Pero la refrigeración solar es un concepto general, que engloba multitud de tecnologías de las

cuales algunas serán más atractivas y otras sin embargo carecerán de interés por sus bajas

prestaciones. Debido a esto, sería interesante realizar el mismo estudio que se ha realizado

para la refrigeración solar con las dos tecnologías en las que se centra el proyecto, la

refrigeración solar por absorción y la refrigeración solar por adsorción.

En la figura 1.4.a. se tienen las publicaciones por año de la refrigeración solar por absorción, y

como se puede ver sigue la misma evolución creciente que la gráfica del frio solar. Esto quiere

decir que la refrigeración solar por absorción es una de las tecnologías que impulsan el

creciente interés por el frío solar. Además, si se atiende al número de artículos publicados, se

aprecia que casi la mitad de las publicaciones sobre refrigeración solar hacen referencia a la

tecnología de absorción.

Figura 1.4.a. Evolución del número de publicaciones sobre refrigeración solar por absorción.

(Fuente: ScienceDirect).

De todo esto podemos concluir que ambas tecnologías tienen un atractivo creciente para

profesionales e investigadores y que por lo tanto aún tienen un gran margen de mejora en

prestaciones, en modelado por software y en métodos de diseño. A pesar de este margen de

mejora ya están en el mercado y forman parte de numerosas instalaciones existentes. También

se puede afirmar que la refrigeración por absorción es la más importante y es por eso que la

mayoría de instalaciones de refrigeración solar en el mundo son instalaciones con máquinas de

absorción.



Figura 1.4.b. Evolución del número de publicaciones sobre refrigeración solar por adsorción.

(Fuente: ScienceDirect).

Una vez que se ha estudiado la evolución temporal del número de artículos de ambas

tecnologías se puede comenzar con el estado del arte de la absorción y de la adsorción.

1.3.1. Estado del arte de la refrigeración solar por absorción

Worsøe‐Schmidt et al. (1983); Fue uno de los primeros artículos de investigación sobre un

sistema de refrigeración solar basado en el efecto de absorción. La primera máquina de

refrigeración solar por absorción fue introducida en 1895 por Ferdinand Carré, que utilizó el

principio de absorción para producir frío utilizando la radiación solar. Basándose en este

principio, Worsøe‐Schmidt desarrolló en esta investigación una máquina de mediana escala con

la pareja de trabajo CaCl2/NH3 destinada a países en vías de desarrollo.

Kalogirou et al. (2002), Ayou et al. (2003); Estos dos artículos describen y estudian el

comportamiento de las máquinas de absorción con los dos pares de fluidos más utilizados.

Kalogirou et al. analiza las características y las prestaciones de los sistemas de absorción

basados en el par de trabajo LiBr‐H2O. Por otro lado Ayou et al. basa su estudio en los sistemas

de absorción con H2O‐NH3 su funcionamiento y prestaciones.

Ayala et al. (1998), Park et al (1997), Lyoki et al (1999); Estos tres artículos se centran en el

estudio de las máquinas de absorción utilizando pares de fluidos diferentes a los pares LiBr‐H2O

y H2O‐NH3. Ayala et al (1998) analiza una máquina de absorción utilizando LiNO3‐NH3

funcionando el NH3 como refrigerante, Park et al (1997) realiza un análisis de una máquina

trabajando con HO(CH2)‐LiBr siendo HO(CH2) el refrigerante y por último, Lyoki et al (1999)



hace un análisis de una serie de parejas de fluidos de trabajo distintas a las anteriores. En

ninguno de estos artículos se consiguen rendimientos a la altura de los fluidos de trabajo

iniciales y es por eso que estos pares de fluidos aún siguen en desarrollo.

Gordon et al. (2000); Es un estudio comparativo de las características y propiedades de las

máquinas de absorción dependiendo del número de efectos. Las máquinas de simple efecto

tienen un rendimiento entre 0,6 y 0,8. Este rendimiento puede incrementarse hasta 1.35 en las

máquinas doble efecto y superar el 1,7 en las máquinas con ciclos de triple efecto.

Grossman et al. (2002); Es un estudio sobre el tipo de captador más conveniente para cada tipo

de máquina dependiendo del número de etapas. Se explica que cuanto mayor es el número de

etapas, mayor tiene que ser la temperatura de activación. Por lo que las máquinas de simple

efecto pueden usar captadores planos o de tubo de vacío, las máquinas de doble efecto

pueden funcionar con captadores de tubo de vacío o con concentradores parabólicos. Las

máquinas de triple efecto necesitan temperatura muy altas y son necesarios captadores

cilindro‐parabólicos y un estudio detallado que aseguren altas temperaturas.

Assilzadeh et al. (2005); En este estudio el autor presenta un sistema de refrigeración solar

diseñado para Malasia u otra región tropical similar usando captadores de tubos de vacío y una

unidad de absorción con LiBr. La simulación del sistema fue realizada con el software TRNSYS.

El autor concluye que el sistema puede producir una tonelada de refrigeración y determina los

parámetros óptimos (35 m de colectores de vacío con 20º de inclinación, un tanque de 800

litros y un flujo de 0,25 kg/s)

Jakob et al. (2008); Este artículo de investigación se centran en los sistemas de absorción de

pequeña escala para uso en viviendas. Hasta hace pocos años, las máquinas de absorción más

pequeñas que existían en el mercado eran de 35 kW, pero recientemente máquinas de

pequeño y mediano tamaño han aparecido en el mercado de mano de empresas como

Rotartica, Climatewell, Sortech y Sonnenkima. El rango de potencias de las nuevas máquinas de

pequeña escala es 4,5‐20 kW lo que las hace ideales para pequeñas aplicaciones. [28] realiza

una investigación experimental de las novedosas máquinas de 10 kW con H2O‐NH3, analizando

sus parámetros de funcionamiento.

Mateus et al. (2009); este estudio tiene como objetivo evaluar el potencial de refrigeración

integrado de absorción solar y sistemas de calefacción para las aplicaciones. El software que se

utilizó fue TRNSYS, usando una base para la evaluación donde se consideraron los sectores

residenciales, oficinas y un hotel. Los modelos pueden combinar las aplicaciones de

refrigeración, calefacción y ACS; para ello se eligieron tres lugares diferentes con diferentes

climas: Berlín, Lisboa y Roma. Se tienen en cuenta los ahorros en los costos de locales (gas,

electricidad y agua) y el ahorro en emisiones de CO2. Resultados de los estudios aseguran que

es más interesante para las localidades del sur de Europa, donde se obtienen mejores

resultados económicos utilizando como sistema auxiliar el GN. Los costos mínimos

generalmente se producen con fracciones solares anuales entre 20 y 60%. La casa unifamiliar y

el hotel son los casos en que el sistema solar integrado tiene una mayor viabilidad económica y



teniendo en cuenta los costos de energía actuales, Roma es la única ciudad donde es posible

lograr una situación de equilibrio. En comparación de los captadores de placa plana los

captadores de tubos de vacío permiten una reducción en el área de captación entre 15 y 50%; a

pesar de ello el captador placa plana conduce a una mayor viabilidad económica por su menor

precio. Aunque el coste de explotación de un sistema de aire acondicionado solar sistema es

considerablemente inferior en comparación con un sistema convencional, el costo total

(incluyendo la inversión, operación y mantenimiento costos) es realmente alto, incluso cuando

se extiende al período de operación un año. Para la refrigeración solar (y calefacción) puedan

ser más competitivos, es necesario que el coste inicial de las máquinas de absorción y los

captadores solares se reduzcan aún más, teniendo en cuenta los costos actuales de las fuentes

de energía (gas, electricidad).

Bermejo et al. (2010); se puso a prueba una planta solar de refrigeración solar en la Escuela de

Ingenieros de Sevilla (España) durante el período 2008 al 2009.La instalación se compone de

una máquina de absorción de doble efecto LiBr‐H2O de 174 kW. El sistema utiliza 352 m2 de

captadores lineales de Fresnel además de un quemador auxiliar de fuego directo de GN. El

objetivo del estudio fue identificar las mejoras en el diseño para utilizarlas como base en

futuras instalaciones. La eficiencia de los captadores de Fresnel fue de 0,35 con un máximo de

0,4 que se reducía a la mitad cuando estaban sucios. La máquina de absorción trabaja con un

COP promedio de 1,1‐1,25 donde la energía solar representa un 75% de la entrada total de

energía en el generador de la máquina de absorción. La potencia de refrigeración promedio

diaria fue de 135 kW, el 77% de la capacidad nominal de la máquina. Si la planta de

refrigeración solar se ejecuta un día nublado, la entrada de energía proveniente del quemador

aumenta hasta un 65% del total, lo que hace fundamental la instalación de este tipo de

sistemas en lugares con alta irradiación solar.

Hamed et al. (2012); desarrolla un modelo matemático que combina la termodinámica clásica y

los principios transferencias de masas y de calor. Los resultados se presentan en gráficos

normalizados para aplicaciones generales. A partir de los análisis llevados a cabo, se puede

concluir: el tamaño óptimo del captador depende en gran medida de la temperatura del

captador; así como el tiempo mínimo para alcanzar una temperatura especificada en el espacio

refrigerado y la dimensión óptima del captador son influencia de la carga térmica en el espacio

refrigerado y la conductividad térmica de las paredes. La temperatura de estancamiento tiene

un efecto insignificante sobre el tiempo de transferencia de calor mínima y en la entropía total

generada dentro del ciclo; el tamaño óptimo del captador identificado por el tiempo mínimo

para alcanzar la temperatura adecuada en el espacio refrigerado no coincide donde se produce

la entropía total mínima.

Fong et al. (2012); se estudian el funcionamiento de los sistemas de refrigeración solares con

los captadores solares edificio‐integrados (BI) comparados los captadores solares

convencionales instalados en la azotea para zonas en Hong Kong; se encontró que la adopción

de los captadores solares BI dio lugar a una fracción solar más baja y por lo tanto a un consumo

de energía primaria más alto La reducción de la fracción solar fue más pronunciada cuando la



radiación solar era casi paralela al captador durante algunas horas del día, especialmente para

los orientados a la dirección del sur. En efecto, no hubo buenos resultados en los captadores de

placa plana BI que se enfrenta la dirección sur entre mayo y julio, por lo cual el rendimiento del

sistema con los captadores de placa plana de tipo BI los hacen técnicamente inviable en

términos del potencial de ahorro de energía. Se concluyó que el uso de BI captadores solares en

los sistemas de refrigeración solar debe limitarse a situaciones donde la disponibilidad de la

azotea era limitada e insuficiente aplicado en las regiones subtropicales, como Hong Kong.

Kherris et al. (2012); se propone un novedoso de absorción‐difusión que trabaja el par de

trabajo H2O‐NH3 mezclado con hidrógeno como gas inerte. El COP del sistema se evalúa bajo

diferentes condiciones de trabajo, variando la temperatura objetivo, cantidad de hidrógeno,

presión y temperatura de trabajo, etc. El valor máximo de COP que se obtuvo superó 0,47. Una

de las principales ventajas de este sistema fue la menor dependencia del COP ante cambios en

las condiciones de trabajo.

Ullah et al. (2013); En este artículo se hace un estudio comparativo entre las máquinas de

absorción que utilizan el par de trabajo LiBr‐H2O y H2O‐NH3. El autor llega a la conclusión de

que las máquinas que trabajan con LiBr‐H2O tienen más ventajas que las máquinas de H2O‐

NH3. Las maquinas que trabajan con Bromuro de Litio trabajan con una presión menor, un COP

superior y además sin problemas de toxicidad.

1.3.2. Estado del arte de la refrigeración solar por adsorción

Sakoda y Suzuki (1984) diseñaron, construyeron y evaluaron un sistema cerrado de

enfriamiento por adsorción en un laboratorio empleando como pareja de trabajo una

combinación de gel de sílice‐agua. El buen funcionamiento de esta unidad demostró la

viabilidad técnica y experimental de la refrigeración por adsorción y supuso un paso importante

para la aparición de las máquinas de adsorción a nivel comercial en 1986.

Wang et al. (1998); se estudió y se presentó un nuevo sistema que calentaba agua por medio

de captadores solares para mediante una máquina de adsorción producir hielo. La máquina un

COP entre 0,15 y 0,23.

Saha et al. (2001); se mostraron los resultados experimentales de una cámara de adsorción

alimentada por energía solar de doble etapa con 4 lechos y que demandaba una temperatura

de regeneración de unos 70°C. El prototipo producía agua fría a 10°C con una potencia de

refrigeración de 3,2 kW y un rendimiento o COP de 0,36. Uno de los principales avances que se

produje fue la posibilidad de utilizar captadores de placa plana para producir el agua caliente

necesaria para la regeneración.

Wang et al. (2001); en este artículo se analiza un sistema de adsorción para aire acondicionado

alimentado por una fuente de calor a unos 100°C, por lo tanto serían necesarios captadores de

tubo de vacío para conseguir agua a esta temperatura. El sistema usa 2 adsorbentes con 26 kg



de carbono activo cada uno de ellos y utiliza metanol como refrigerante. El COP y la potencia

varían según el tiempo de ciclo de 0.15 a 0.21 el COP y de 3.84 a 3.03. En este mismo artículo se

añade una mejora de diseño colocando el carbón fuera de los tubos entre las placa. Se

obtienen así un rendimiento y una potencia de refrigeración de 0,4 y 3,8 respectivamente.

Nuñez et al. (2004) desarrollan una enfriadora de adsorción de gel de sílice/agua con un

potencia nominal de refrigeración de 3.5 kWLos dos adsorbedores de los que está compuesto

contienen 35 kg de gel de sílice cada uno. Funciona con una temperatura entre 75 – 95°C, por

lo que está en el límite del uso de captadores de placa plana, y produce agua a una

temperatura de entre 10 y 20°C. Según las condiciones experimentales, el COP varía entre 0.4‐

0.6. Se comparó el rendimiento de este equipo con la enfriadora Nishiyodo NAK 20/70 y la

máquina de absorción CMA Yazaky SC‐10 consiguiéndose resultados muy cercanos a las

maquinas ya en el mercado.

Al Mers et al. (2006); Este artículo desarrolla una serie de mejoras en el diseño de la máquina

de adsorción que permiten la mejora del COP. En este trabajo se presenta un modelo que

describe la transferencia de calor y masa en el reactor de aletas cilíndricas de la máquina de

adsorción. Además se analiza la sensibilidad del COP frente a los parámetros geométricos del

reactor (radio del reactor, espesor y número de aletas, etc.)

Lucia et al. (2013); El componente de la máquina de adsorción que tiene más potencial de

mejora es el adsorbedor. Ya sea para máquinas de adsorción físicas (las más utilizadas) con gel

de sílice‐agua o para máquinas de adsorción química el incremento del rendimiento de

adsorción es el objetivo principal de mejora. En este artículo se explican mejoras desarrolladas

en el proceso de adsorción que permiten aumentar el rendimiento de la adsorción y por lo

tanto el rendimiento de la máquina.

Askalanya et al. (2013); Este artículo es presenta un estudio sobre los pares adsorbente de

refrigerante y las nuevas parejas para aplicaciones potenciales. El estudio presenta una

clasificación para los sistemas de refrigeración de adsorción y una comparación entre ellos

basada en los pares de adsorción empleados. El autor realiza una comparación de los

principales parámetros como coeficiente de rendimiento (COP), la temperatura, la temperatura

de evaporación y la potencia de enfriamiento (SCP). El estudio también presenta una revisión

de los nuevos pares de adsorción más prometedores. Los nuevos pares se introducen desde el

punto de vista de sus características de adsorción. Por último, el estudio concluye que el futuro

de la refrigeración de adsorción puede ser más popular, ya que se están ofreciendo respuestas

para los desafíos existentes.

Chekirou et al. (2014); En este trabajo se presenta el modelado de la transferencia de calor y

masa en el adsorbedor tubular de una máquina de refrigeración de adsorción solar. El

adsorbente es calentado por la energía solar y contiene un medio poroso constituido de carbón

activo del tipo AC‐35 que reacciona por adsorción con metanol. Los resultados obtenidos

proporcionan una visión del comportamiento térmico diario del adsorbente tubular. El

rendimiento de la máquina es discutido en el caso estudiado de 1 m2 de superficie de colector



plano integrado con nueve tubos de cobre que contiene el par de carbono AC‐35 / metanol

activado. Son varios los factores principales que afectan el coeficiente de rendimiento solar y

térmico os cuales se discuten de acuerdo con los resultados de las simulaciones por ordenador.

Santori et al. (2014); desarrolla un refrigerador solar por adsorción autónomo que produce

hielo y está diseñado para ser utilizado en ayuda humanitaria. La máquina de adsorción

funciona con carbón activo y metanol como pareja de trabajo. El prototipo fue probado en

Messina, Italia, es decir bajo condiciones climáticas mediterráneas. Bajo estas condiciones el

sistema puede producir 5 kg de hielo con un COP solar de 0,08 para 1,2 m2 de colectores

solares.

1.4. Contenido y objetivos del proyecto

El contenido del proyecto se dividirá en cuatro partes o capítulos. En este primer capítulo se

ha hecho una breve introducción al proyecto y una descripción del estado del arte tanto de la

tecnología de absorción como de la de adsorción.

En el segundo capítulo se realizará la presentación y el análisis de los sistemas de captación más

usuales en el frio solar y de los sistemas de refrigeración solar prestando especial interés a los

sistemas de absorción y adsorción, explicando sus características, describiendo el

funcionamiento y enumerando las ventajas e inconvenientes de cada uno de ellos.

En el capítulo 3 se analizaran los principales fabricantes tanto de máquinas de absorción como

de adsorción exponiendo los parámetros de las máquinas más importantes del mercado. Por

último en el capítulo 4 se realiza un estudio de instalaciones existentes en el mundo tanto de

refrigeración solar por absorción como por adsorción, analizando su tamaño, rendimientos,

inversión inicial, superficie de captación y otros parámetros importantes.

Con todo ello, se pretende en primer lugar explicar el funcionamiento de las diferentes

tecnologías de refrigeración solar, con sus ventajas y desventajas para conseguir así una visión

global del frio solar. En segundo lugar se busca dar a conocer la situación actual de las

tecnologías de adsorción y absorción, las aplicaciones más importantes a lo largo del mundo y

la situación en cuanto a fabricantes y su potencial de futuro.



CAPÍTULO 2. LA REFRIGERACIÓN SOLAR

2.1. Introducción

Como se mencionó en el capítulo anterior, la refrigeración solar tiene una serie de ventajas

frente a la refrigeración por compresión mecánica. En este apartado se desarrollarán más

detalladamente cada una de ellas, así como las desventajas que puedan tener estos sistemas

frente a la refrigeración tradicional.

Ventajas generales

Una de las características que hacen más atractiva a la refrigeración solar es la coincidencia

entre el pico de la demanda de refrigeración y el pico de radiación solar. Es decir la demanda de

refrigeración de un edificio está más o menos en fase con la incidencia solar. Este hecho puede

apreciarse claramente si analizamos la demanda horaria de climatización de un edificio y la

radiación solar en cada una de las horas.

Como se puede apreciar en la Figura2.1, es en las horas punta de máxima radiación solar

cuando la demanda de climatización suele alcanzar sus valores más altos. Esto permite que sea

en las horas en las que la demanda de climatización es máxima cuando mayor frío pueda

producirse en la máquina.



Figura 2.1. Demanda refrigeración y radiación solar en un centro comercial en Madrid. (Fuente:

AIGUASOL).

Otra ventaja importante que tienen los sistemas de refrigeración solar es que utilizan fluidos

que son totalmente inocuos, como agua o soluciones de determinadas sales. El agua es el

refrigerante más común en estos sistemas, aunque en las máquinas de absorción también se

utilicen sales como el bromuro de litio o fluidos como el amoniaco. Todos estos fluidos son

energéticamente eficientes y medioambientalmente seguros ya que no son dañinos con la capa

de ozono como suelen ser los refrigerantes utilizados en la climatización mediante compresión

mecánica. Únicamente en los sistemas que utilizan amoniaco (muy poco frecuentes) se

precisan precauciones especiales dadas la peligrosidad de esta sustancia para el ser humano.

Tabla 2.1 Análisis de refrigerantes y absorbentes utilizados en refrigeración solar.



Otro punto a favor es que el coste de cada uno de ellos es relativamente bajo, sobre todo del

agua que además es muy abundante. Mediante el parámetro TEWI (Total Equivalente del

Impacto en el Calentamiento) podemos medir el impacto de un fluido refrigerante en la

atmosfera (masa total equivalente de CO2 resultante del impacto directo e indirecto). En todos

ellos es bajo e incluso nulo a diferencia de los refrigerantes tradicionales.

En los sistemas de refrigeración solar la compresión del fluido refrigerante, si es que es

necesaria, es una compresión térmica. Es decir, no es necesario el compresor en la instalación.

Gracias a esto, baja el nivel de ruido y vibraciones del equipo. Además provoca que el consumo

de estos sistemas sea muy bajo ya que es el compresor el equipo que más consume en una

instalación de climatización. Un sistema de refrigeración solar puede llegar a ahorrar hasta un

70% de la electricidad que consume un equipo de climatización por compresión.

Desventajas generales

Hasta ahora hemos desarrollado las principales ventajas de estos sistemas frente a los sistemas

de climatización tradicionales pero hay que tener en cuenta también las importantes

desventajas que tienen los sistemas de frío solar. Los más destacados son que el rendimiento es

bajo, el coste inicial es muy elevado, se necesitan grandes superficies para la instalación de los

colectores, el desconocimiento general sobre esta tecnología y, a veces, la complejidad de las

instalaciones. Son estos los puntos que hay que mejorar para que la refrigeración solar consiga

hacerse un hueco importante en el mercado.

A continuación analizaremos con detalle el coste inicial y el rendimiento de la refrigeración

solar, que son las desventajas más importantes frente a la compresión mecánica.

El primer punto que se tratará será el coste inicial que requiere un sistema de climatización

solar. El coste inicial de un equipo de refrigeración solar depende, lógicamente, de la tecnología

que se escoja pero en todas ellas es mucho más elevado que el coste inicial de un equipo de

climatización tradicional. Para los equipos que usan la tecnología de absorción (se explicará

detalladamente más adelante), este coste es un poco superior al triple del coste de un sistema

convencional, para los que usan la tecnología de adsorción el coste inicial es aproximadamente

tres veces y media mayor que el de los sistemas tradicionales. Hay que aclarar que estos

valores son valores aproximados ya que cuanto mayor sea el equipo, el coste unitario

disminuye, pero sin embargo son muy útiles para destacar el elevado coste inicial que conllevan

estas tecnologías.

Ghaith et al. (2013) hace un análisis y comparación de costes sobre la refrigeración de un

edificio de oficinas diferenciando dos casos, refrigeración mediante equipos convencionales y

refrigeración solar. La figura 2.2 muestra dicha comparación.



Figura 2.2. Comparación económica entre refrigeración convencional y refrigeración solar con

ETC y FPC.

Siendo:

AED: Dírham de los Emiratos Árabes Unidos. ETC: Colectores de tubos de vacío. FPC: Colectores de placa plana.

La conclusión a la que se llega es la misma que ya se ha mencionado, el coste inicial de la

refrigeración es casi cuatro veces superior al coste de la refrigeración por compresión mecánica

sin embargo los costes de operación son menores y los costes relativos al consumo energético

son casi despreciables. En este estudio se diferencia entre un sistema de refrigeración solar

utilizando colectores de tubo de vacío, que tienen un precio superior, y colectores planos. Más

adelante se explicarán los distintos tipos de colectores, sus características y ventajas.

El siguiente punto que se va a tratar es el rendimiento de estos sistemas. Antes de nada, habría

que explicar cómo se mide el rendimiento en los sistemas de refrigeración. El COP (Coefficient

of Performance) en refrigeración es sinónimo de Eficiencia Energética en el evaporador. Se

define oficialmente según la ASHRAE como: “La cantidad de refrigeración obtenida de una

máquina dividida entre la cantidad de energía que se requiere aportar para conseguir esta

refrigeración”.



Figura 2.3A. Esquema sistema refrigeración por compresión.

úí

En la figura 2.3A se muestra un esquema de un sistema de refrigeración tradicional donde:

W: Trabajo neto necesario.

Q: calor extraído del foco frío.

QH: calor cedido al foco caliente.

T: temperatura del foco frío.

TH: temperatura foco caliente.

El COP para máquinas de refrigeración solar se define de igual manera, pero la energía

necesaria para que se dé el proceso no es trabajo, sino energía calorífica (figura 2.3B):

Figura 2.3B. Esquema sistema refrigeración solar.



Siendo:

QG: Calor necesario para que se dé la refrigeración.

Q: calor extraído del foco frío.

QH: calor cedido al foco caliente.

T: temperatura del foco frío.

TH: temperatura foco caliente.

Por lo tanto la expresión del COP queda:

úí

Una vez que hemos definido el COP, se puede realizar un pequeño análisis entre el COP de

ambos sistemas de refrigeración. El COP de los sistemas de refrigeración varía dependiendo de

la tecnología y el número de etapas entre 0,4 y 1,5. Aunque los sistemas de refrigeración solar

más utilizados tienen un COP que varía entre 0,5 y 0,8. Es decir, que necesitamos un kW de

energía térmica para poder producir entre 0,5 y 0,8 kW de refrigeración. Por el contrario los

equipos de compresión mecánica tienen rendimientos frigoríficos bastante mayores. Los

equipos más utilizados tienen un COP entre 4 y 5,5, pero hay equipos que pueden llegar a COP

superiores.

Sabiendo esta gran diferencia existente entre los rendimientos, podríamos preguntarnos por

qué siguen teniendo cabida en el mercado los sistemas de refrigeración solar. Hay que tener en

cuenta que esta comparación está hecha de manera incorrecta, ya que el precio de producir el

trabajo mecánico en los sistemas de refrigeración por compresión es diferente que el precio de

producir la energía térmica necesaria en los procesos de refrigeración solar. De hecho el precio

de la energía térmica proveniente del sol es nulo y es por eso por lo que la refrigeración solar

tiene un gran potencial. Mientras que para que un sistema convencional necesitamos consumir

electricidad de la red, con su respectivo coste, en la refrigeración solar utilizamos la energía

proveniente del sol.

2.1.1 Clasificación de las tecnologías de refrigeración solar

Una vez que se ha explicado las características generales de los sistemas de climatización solar

hay que clasificar las distintas tecnologías para posteriormente explicar cada una de ellas en

profundidad. En la figura 2.4 se muestra la clasificación general de los sistemas de refrigeración

solar.



Figura 2.4. Clasificación de los sistemas de refrigeración solar.

De todos estos, sin ninguna duda los más comunes son los sistemas de baja temperatura. Al

estar hablando de refrigeración solar, son los procesos que necesitan menores temperaturas

los más atractivos para utilizarlos en la refrigeración de edificios. Los captadores solares no

pueden conseguir elevadas temperaturas, es por eso que los sistemas térmicos de alta

temperatura no son utilizados en climatización ya que necesitarían sistemas de concentración,

mucho menos económicos que los captadores solares utilizados en los ciclos de baja

temperatura.

Aunque más adelante hablaremos detalladamente de cada uno de los sistemas, en este

apartado daremos una pequeña explicación de los sistemas de baja temperatura.

‐ Sistemas cerrados: son máquinas frigoríficas que proporcionan agua fría que se envía a

unidades de condicionamiento de aire. El fluido que se utiliza para evacuar el calor de la

carga forma parte de un proceso cíclico cerrado. Los dos tipos de máquinas disponibles son

las máquinas frigoríficas de absorción y las máquinas de adsorción.

‐ Sistemas abiertos: a diferencia de los cerrados, el fluido una vez que ha captado el calor de

la carga se desecha y no se vuelve a utilizar. Necesitando así un flujo continuo de fluido, que



la mayoría de las veces será agua. Estas máquinas pueden ser de refrigeración evaporativa

con desecante sólido o con desecante líquido.

2.2. Tecnologías de captación solar para aplicaciones de refrigeración solar

Como su propio nombre indica, la refrigeración solar utiliza la energía del sol como fuente de

energía, es por eso que los sistemas que se encargan de captar esa energía y transformarla en

energía térmica de un fluido tienen una importancia mayúscula en la instalación.

Además del rendimiento del propio sistema de captación, es imprescindible que la radiación

solar sea lo mayor posible en la zona en que se implantará la instalación para que estos

sistemas de frío solar sean rentables. Es por eso que algunos territorios tienen mejores

condiciones que otros para la refrigeración solar simplemente porque la irradiación solar en esa

zona es mayor. La figura 2.5 muestra un mapa de Europa en el que se indica la irradiación solar

media que se da en cada zona. Es fácil de apreciar el grandísimo potencial que tienen ciertos

países y por qué muchos de los principales países que tienen más asentada esta tecnología son

países mediterráneos como España, Italia o Grecia.

Figura 2.5. Irradiación solar en Europa (Fuente: GRID‐Arendal).

Los sistemas de captación, como ya se ha mencionado, captan esa energía solar y la transfieren

a un fluido caloportador (agua, aire, etc.) gracias al efecto invernadero creado en el interior de

la placa. Este fluido caloportador puede utilizarse para cualquier aplicación, como por ejemplo



en una instalación de ACS o, como es el caso estudiado, para una instalación de refrigeración

solar.

Los sistemas de captación funcionan con la radiación directa, es decir que en días nublados es

necesario un equipo auxiliar, por ejemplo una caldera de gas o gasóleo, que sea capaz de elevar

la temperatura del fluido lo necesario para que la instalación pueda funcionar correctamente.

Se han desarrollado numerosas tecnologías para la captación de energía solar con el objetivo

de intentar lograr rendimientos mayores con el mínimo gasto posible. De estas tecnologías hay

dos tipos que son especialmente útiles para la refrigeración solar, los captadores planos y los

captadores de concentración. Esto es debido principalmente a que la temperatura que alcanza

el fluido caloportador está dentro de los rangos requeridos en las instalaciones de refrigeración

solar y a que el precio de dichas tecnologías no es muy elevado.

‐ Captadores solares planos: Son captadores fijos, sin seguimiento solar. Son capaces de

producir agua a baja o media temperatura. Son los captadores más utilizados en este tipo

de instalaciones debido a que las temperaturas que consiguen son las idóneas para la gran

mayoría de los sistemas de refrigeración solar instalados. Forman parte de este grupo los

captadores planos, los captadores solares de aire y los captadores de tubos de vacío.

‐ Captadores de concentración: Son captadores con seguimiento solar en un eje y son los

captadores que también se utilizan en las plantas termosolares de producción eléctrica.

Pueden conseguir temperaturas superiores a los 300ºC. Los captadores de concentración

son menos utilizados debido a dos razones fundamentales, su elevado coste y que

producen temperaturas mayores a las requeridas normalmente en la refrigeración solar.

Forman parte de este grupo de captadores los captadores cilindro parabólicos y los

captadores de fresnel.

A continuación se describen los diferentes tipos de captadores de la clasificación anterior

mencionando sus principales características tanto técnicas como funcionales.

2.2.1 Captadores planos

Como ya se ha mencionado este tipo de captador es el más utilizado en este tipo de

instalaciones así como también en las instalaciones de ACS y de calefacción. Pero dentro de

este grupo de captadores hay diferentes tipos de captadores que tienen sus precios,

características técnicas y características funcionales diferentes.

a) Captadores de placa plana

b) Captadores solares de aire

c) Captadores de tubos de vacío



Antes de explicar cada uno de ellos, las figuras 2.6 y 2.7 muestran la distribución de captadores

en el mundo y en Europa respectivamente.

Figura 2.6. Distribución de la capacidad instalada de captadores solares en el mundo, 2012.

(Fuente: Solar Heat Worldwide 2014).

Figura 2.7. Distribución de la capacidad instalada de captadores solares en Europa, 2012.

(Fuente: Solar Heat Worldwide 2014).

El hecho de que ambos gráficos sean tan diferentes se debe al dominio de China en este sector.

China posee el 67% de la capacidad instalada en el mundo de los cuales el 92% son colectores

de tubos de vacío (Evacuated tube collector). Es por eso por lo que, aunque en Europa los

colectores de tubo de vacío solo supongan un 9% en la distribución mundial superen

ampliamente el 50%.



a) Captadores de placa plana

Son los captadores más sencillos y por ello el tipo de captador más utilizado en muchas zonas

del planeta. Su funcionamiento es la base de los sistemas de captación que se han ido

desarrollando después.

Figura 2.8. Elementos de un captador solar plano.

El fluido que circula por el interior del absorbedor es agua la mayoría de los casos, pudiéndose

añadir aditivos anticongelantes si es necesario. Estos captadores están formado por cuatro

elementos principales, tal y como muestra la figura 2.8.

La cubierta de vidrio se encarga de dejar pasar la radiación solar y reducir las pérdidas por

convección formando el efecto invernadero en el interior. La placa absorbedora absorbe, lo

más eficientemente, posible la radiación solar y la transfiere al fluido como energía térmica. El

aislamiento térmico evita las perdidas hacia el exterior, aumentando así el rendimiento del

captador. Por último la carcasa o marco tiene como misión proteger y soportar los elementos

que constituyen el captador.

Este es el diseño básico de un captador plano, pero no el único. Con el fin de disminuir las

pérdidas y aumentar el rendimiento se pueden incorporar una serie de modificaciones:

‐ Absorbedores con superficie selectiva: se encargan de disminuir las pérdidas por

conducción. Estos recubrimientos se diseñan para que la absortividad sea lo más alta

posible en el rango del espectro visible e infrarrojo y que la emisivilidad sea la menor

posible a la temperatura de funcionamiento.

‐ Modificaciones en la cubierta: barreras de convección. Con el fin de disminuir las pérdidas

de convección se añade una doble cobertura transparente, que acostumbra a ser una

película transparente situada en la parte posterior de la cubierta de cristal.

b) Captadores solares de aire

Funcionan del mismo modo que los captadores planos, con la diferencia de que el fluido que

circula por el interior no es agua sino aire. Esto hace que también se modifiquen los

mecanismos para transportar el fluido y en vez de bombas se utilicen ventiladores.



Figura 2.9. Elementos de un captador solar de aire.

El esquema de estos captadores, como se muestra en la figura 2.9., es muy similar al de los

captadores planos. Los elementos tienen las mismas funciones que en el captador anterior

salvo que por los canales circula aire.

A continuación se analizarán las ventajas y desventajas que tiene esta tecnología con respecto a

los captadores planos:

Ventajas:

‐ No hay riesgo de fugas, calcificaciones ni corrosión.

‐ No presenta problemas de congelación en invierno.

‐ Sencillez de construcción y utilización.

‐ Bajo coste.

Desventajas:

‐ No existen sistemas de acumulación en el mercado.

‐ El rendimiento de estos colectores es menor que el de los colectores planos

‐ El consumo eléctrico de los ventiladores es mayor que el de las bombas del sistema

hidráulico equivalente.

‐ Existen menos tecnologías que puedan utilizar, con buenos rendimientos, el aire como

fluido térmico.

c) Captadores solares de tubo de vacío

Los captadores de tubo de vacío son los que en la actualidad están teniendo un mayor

crecimiento. La mayoría de las instalaciones de captación solar que se realizan en la actualidad

se instalan estos captadores. En gran parte esto se debe al abaratamiento que en los últimos

años han tenido estos captadores y a su mayor eficiencia.

El funcionamiento es similar al de la placa plana, pero se sustituye el vidrio exterior y los

canales de fluido por una hilera de tubos, en los cuales se ha hecho el vacío para minimizar

pérdidas. De esta manera se impide las transmisiones (pérdidas por conducción y convección)

de calor al exterior pudiéndose alcanzar temperaturas más altas y rendimientos mayores. La

figura 2.10 muestra el esquema básico de los tubos que componen el captador, este esquema



puede variar dependiendo del tipo de captador de tubo de vacío. La geometría tubular es

necesaria para suportar la diferencia de presión que se dan entre el interior y la atmosfera.

Figura 2.10. Esquema de un tubo de vacío.

Los colectores de tubo de vacío de pueden clasificar en dos grandes grupos:

‐ Flujo directo: el fluido circula por el interior de los tubos aumentando su temperatura, de

un modo análogo a los captadores planos.

‐ Flujo indirecto o Heat pipe: el calor evapora un fluido mientras recorre el tubo y transporta

el calor hasta un condensador situado en el extremo superior del tubo.

Estos captadores tienen una serie de ventajas y desventajas con respecto de los captadores

planos.

Ventajas:

‐ Su aislamiento superior al de los captadores planos los hacen muy adecuados para climas

con poca radiación o para aplicaciones que se necesiten temperaturas superiores a los 100°

C.

‐ El rendimiento es superior al de los captadores planos y no es tan dependiente de

variaciones de temperatura ambiente.

Desventajas:

‐ La principal desventaja de estos captadores es el elevado coste en comparación con los

captadores planos.

‐ La fragilidad de los tubos ante condiciones meteorológicas adversas, tales como granizo,

fuertes vientos, etc.



‐ Algunos tipos de captadores de tubo de vacío, debido a su alta temperatura de

estancamiento, presentan un deterioro importante de juntas y aislamientos.

2.2.2 Captadores de concentración

Este grupo de captadores es menos utilizado que el grupo anterior. Principalmente lo forman

dos tipos de captadores, los captadores cilindro‐parabólicos y los captadores lineales de

Fresnel.

a) Captadores cilindro‐parabólicos

El funcionamiento básico de estos captadores se centra en disminuir el área del absorbedor

respecto al área de captación y así reducir las pérdidas. Esto es posible gracias a que las

pérdidas de calor son proporcionales al área del absorbedor pero no al área de captación.

Mediante esta reducción de las pérdidas se pueden alcanzar rendimientos de casi el 50%.

La concentración se obtiene gracias a espejos reflectores que, mediante una o más reflexiones,

dirigen la radiación incidente hacia el absorbedor. La razón de concentración es función del

ángulo de aceptación, a menor ángulo mayor será la concentración. En este tipo de colectores,

que son fijos, los ángulos de aceptación deben de ser amplios, ya que conforme el ángulo

disminuye es necesario darle orientación a los captadores. El ángulo de aceptación elevado

provoca que la concentración no pueda ser alta pero le da una característica muy importante a

estos captadores, y es que aprovechan también la radiación difusa, al igual que los captadores

planos.

Estos espejos utilizan una combinación de parábolas con la forma adecuada para reflejar la

radiación incidente en la dirección del absorbedor, son conocidos como concentradores

parabólicos compuestos (CPC). En la figura 2.11 se muestra un esquema de un captador CPC,

con sus elementos más importantes.

Figura 2.11. Elementos de un captador CPC.

Ventajas:

‐ Disminución de las pérdidas y por lo tanto rendimiento más elevado que los captadores

tradicionales.

‐ Alcanzan mayores temperaturas que los captadores de paca plana.



Desventajas:

‐ Su fabricación es más compleja debido a la forma que hay que darle a los espejos de

concentración y por lo tanto su precio es más elevado.

b) Captadores lineales de fresnel

Es un sistema de concentración lineal que concentra toda la radiación solar en un receptor

lineal colocado por encima de los espejos. Alcanza temperaturas en torno a las 175°C, que son

temperaturas superiores a un captador de placa plana pero menores a las temperaturas que

alcanzan otros captadores, como los concentradores cilindro parabólicos, debido a que tiene un

menor grado de libertad de seguimiento solar.

Figura 2.12. Esquema de un concentrador lineal de Fresnel.

El funcionamiento se basa en la tecnología de foco en línea. Una serie de espejos, casi planos,

concentran la radiación solar en un captador lineal. Por el interior de este captador circula un

fluido que se va calentando gracias a la radiación solar concentrada por los espejos, tal y como

se muestra en la figura 2.12.

Ventajas:

‐ Alcanza temperaturas mayores que un concentrador solar convencional.

‐ Bajos costes estructurales en comparación con otras tecnologías similares.

‐ Largas longitudes de foco que permiten el uso de cristal convencional.

Desventajas:

‐ Se instalan en horizontal por lo que es necesario una gran superficie de la que carecen la

mayoría de los edificios.



‐ Necesitan mayor supervisión debido a las partes móviles y a su estructura más compleja

que la de los captadores planos.

2.2.3 Comparación de los principales captadores en refrigeración solar

En el apartado anterior se han explicado los captadores más utilizados en refrigeración solar, en

este apartado se hablará sobre que catador elegir dependiendo de la tecnología solar que se

utilice. Pero antes de eso, en la tabla 2.2 se hace un resumen de las principales tecnologías de

captación utilizadas en frío solar.

Tabla 2. 2. Captadores solares para instalaciones de refrigeración solar.



La elección de un tipo u otro de captador en una instalación de refrigeración solar vendrá

marcada por la tecnología que se utilizará para refrigerar. Cada tecnología demanda un rango

de temperatura determinado y un caudal de agua caliente necesario para su correcto

funcionamiento. Estos dos son los parámetros principales para la elección del tipo de captador.

Otros parámetros que también hay que tener en cuenta son el coste de cada uno, el

funcionamiento del captador en las condiciones meteorológicas de la zona y que pueda ser

instalado en el espacio disponible para ello.

Para poder encontrarle sentido a la figura 2.13 en la que se relacionan los diferentes

captadores solares con las tecnologías de refrigeración solar hay que mencionar antes los

rangos de temperaturas requeridos en cada tecnología para un funcionamiento óptimo. Los

sistemas con desecantes son los que menor temperatura necesitan, y esta oscila en torno a los

80 °C. Los sistemas de adsorción y absorción de efecto simple funcionan aproximadamente con

la misma temperatura (dependiendo del modelo) y esta temperatura oscila entre los 90 y 150

°C. Por último se encuentran los sistemas de doble efecto o más que requieren siempre

temperaturas superiores a 150°C.

Figura 2.13. Diagrama de elección de la tecnología de captación solar según la tecnología de

refrigeración.

La figura 2.13 relaciona el rendimiento esperado del colector elegido en cada caso (ya que cada

tipo de colector tiene una curva propia de comportamiento) y la diferencia de temperatura del

colector con la temperatura ambiente dividido por la radiación recibida por el colector.

Mediante este parámetro se tiene en cuenta tanto la temperatura óptima del colector, como

las condiciones ambientales que más afectan.



En el gráfico se diferencian cuatro grandes áreas, que corresponden con los sistemas de

evaporación con desecante, los sistemas de adsorción, los de absorción simple y los de

absorción de doble efecto.

Los tipos de colectores analizados en el gráfico son los siguientes:

SAC: Colector solar de aire.

FPC: Colector solar plano.

CPC: Colector cilindro‐parabólico.

EHP: Colector de tubo de vacío.

EDF: Colector de tubo de vacío de flujo directo.

SYC: Colector de tubo de vacío de concentración.

Estos tipos de estudios los resultados no son definitivos, no se puede tomar una decisión solo

con un estudio como este. Nos dan información básica sobre el comportamiento de los

colectores solares que permitirá que algunos colectores sean descartados rápidamente.

Además no tiene en cuenta el coste de cada captador, un parámetro que es fundamental para

tomar la decisión final. Aun así, en una simple gráfica se concentra información muy útil para la

elección del captador solar en función del tipo de instalación de refrigeración solar.

2.3 Sistemas de refrigeración solar

En el apartado 2.1.2 se hizo una clasificación de los sistemas de refrigeración solar (figura 2.4).

Para desarrollar este apartado y explicar los sistemas de frio solar se seguirá ese esquema, que

se resume a continuación.

‐ Sistemas eléctricos: la radiación solar se convierte en electricidad que se utiliza para

producir frío. Destacan la compresión mecánica y el efecto termoeléctrico Peltier.

‐ Sistemas térmicos: la radiación solar se transforma en energía térmica aumentando la

temperatura de un fluido. Se diferencian los sistemas de alta y baja temperatura. Los

sistemas de alta temperatura no se usan en refrigeración solar en edificios porque

requieren instalaciones muy complejas, además de que las temperaturas de trabajo son

demasiado altas. Por eso nos centraremos en los sistemas de baja temperatura. Destacan

los sistemas de refrigeración evaporativa con desecante, los sistemas de adsorción y los

sistemas de absorción.



2.3.1 Refrigeración solar por compresión mecánica

a) Descripción

Estos sistemas convierten la radiación solar en electricidad que utilizan para operar una

enfriadora por compresión mecánica. Para la conversión utiliza paneles fotovoltaicos, que son

los que convierten la radiación en electricidad. Estos paneles se conectan al compresor del

sistema de refrigeración como se indica en la figura 2.14.

Si la radiación solar no es suficiente o si sencillamente no hay radiación, la electricidad

necesaria es suministrada por la red, comportándose en este caso como un sistema

convencional de refrigeración. Se puede decir que a red se comporta como almacén energético,

porque si la electricidad producida por la placa fotovoltaica es superior a la demandada por el

sistema, se suministra a la red aunque en la mayoría de los casos también se instala una

batería.

Figura 2.14. Esquema de refrigeración solar mediante fotovoltaica.

Los componentes del sistema son los mismos que un sistema de refrigeración por compresión

estándar al que se le añade el panel fotovoltaico y un inversor. El inversor es necesario porque

la placa fotovoltaica produce electricidad en corriente continua y sin embargo, los compresores

suelen estar diseñados para funcionar con corriente alterna.

b) Ventajas y desventajas

Ventajas:



‐ Cuando funciona con la radiación solar, el consumo eléctrico es casi nulo al igual que los

efectos sobre el medioambiente.

‐ Los costes de operación y mantenimiento son bajos.

‐ Tanto los paneles fotovoltaicos como los componentes del sistema tradicional de

refrigeración son tecnologías maduras y tienen una vida útil elevada.

Desventajas:

‐ Tiene unos costes iniciales muy elevados.

‐ Recientes problemas de la tecnología fotovoltaica con la legislación en algunos países como

España.

‐ Intermitencia de los paneles fotovoltaicos en la producción de electricidad por nubes.

‐ Pérdidas en el almacenamiento de electricidad en la batería.

c) Estado del arte.

Apenas se conocen ejemplos de aplicaciones de esta tecnología para la obtención de frío a

partir del sol. El elevado coste inicial y el reducido ahorro que se consigue en este ámbito con la

fotovoltaica en comparación con otras tecnologías son las principales causas de su poca

utilización. Solo se conocen algunas instalaciones piloto que han surgido por el abaratamiento

de la tecnología fotovoltaica.

2.3.2 Ciclo termoeléctrico Peltier

a) Descripción

Las celdas Peltier son unos dispositivos que funcionan como una bomba de calor entre dos

placas, de manera que se absorbe calor por una y se disipa por la otra. Es decir, una placa se

enfría, y con ella el ambiente que le rodea, y la otra placa se calienta.

Figura 2.15. Esquema placa Peltier.



En la figura 2.15 aparecen las partes de una celda Peltier. El principio de funcionamiento es el

siguiente, las placas están unidas por cerámicas semiconductoras especiales. Si se hace circular

una corriente continua en una dirección determinada, el calor se transporta desde una placa a

la otra. Si se invierte la polaridad de la corriente, se invierte también la dirección del tránsito

del calor. Gracias a esta propiedad, esta tecnología se puede utilizar tanto como refrigeración o

como calefacción.

Para hablar de refrigeración solar en esta tecnología, la electricidad demandada en la placa

debe ser producida por una placa fotovoltaica. Hay que dejar claro, que las placas Peltier son de

un tamaño reducido, es decir, no estamos hablando de refrigerar habitaciones o edificios, sino

neveras de pequeño y mediano tamaño.


Ventajas:

‐ Pequeño tamaño y reducido peso de los módulos Peltier.

‐ No tiene partes móviles y el coste de mantenimiento es prácticamente nulo.

Desventajas:

‐ Debido a su pequeño tamaño su uso se reduce a pequeñas aplicaciones.

‐ Elevado consumo de energía eléctrica y bajo rendimiento.

c) Estado del arte

Debido a su pequeño tamaño, su elevado consumo y su bajo rendimiento, los módulos Peltier

no se utilizan en climatización de hogares. Como ya se ha indicado, se utilizan en aplicaciones

de menor escala. Al no tener partes móviles, y únicamente necesitar una corriente eléctrica

para su funcionamiento son ideales para pequeñas aplicaciones portátiles, como neveras,

portamuestras biomédicas y aplicaciones del estilo.

En la figura 2.16 se muestra una típica nevera que funciona con el efecto termoeléctrico Peltier.

Aunque su consumo sea mayor que una nevera convencional, su reducido peso la hace ideal

para ser transportada.

Los sistemas termoeléctricos alimentados por células fotovoltaicas son bastante escasos. El

principal motivo es que los paneles fotovoltaicos necesitan la radiación solar para producir

electricidad y por lo tanto para que las células Peltier produjeran frío habría que poner la

nevera portátil al sol, esto disminuiría aún más el rendimiento del sistema.



Figura 2.16. Nevera con ciclo termoeléctrico Peltier.

2.3.3 Sistema de refrigeración evaporativa con desecante

Los sistemas de refrigeración evaporativa con desecante son sistemas de refrigeración que

utilizan baja temperatura y funcionan mediante un ciclo abierto. Es decir, el refrigerante que se

utiliza, la gran mayoría de las veces agua, no sigue un ciclo cerrado sino que una vez utilizado se

desecha, existiendo así un flujo continuo de refrigerante.

Más adelante se explicarán con detalle los dos tipos de sistemas de refrigeración por desecante

que existen, los que utilizan desecante sólido y los que utilizan desecante líquido. Hay que

tener en cuenta que ambos siguen el mismo funcionamiento básico. Estos sistemas toman el

aire (ya sea del exterior, del edificio o una mezcla) lo deshumidifican mediante un sólido o

líquido desecante, lo enfrían por intercambio de calor sensible y por último se hace pasar por

un humidificador hasta obtener las condiciones deseadas. El desecante, líquido o sólido, es

regenerado con energía solar.

2.3.3.1 Desecante sólido

a) Descripción

Los sistemas con desecante sólido son más utilizados que los sistemas de desecante líquido

debido a que los sistemas de desecante líquidos han estado en fase de investigación hasta hace

pocos años.

Hay distintos tipos de configuraciones en sistemas de refrigeración solar con desecante sólido,

pero sin duda el más extendido es el que utiliza ruedas desecantes rotativas. El esquema del

sistema se muestra en la figura 2.17 y cuenta con una rueda desecante compuesta

generalmente de gel de sílice, un intercambiador de calor rotativo (rueda de recuperación), dos



secciones de humectación, un conjunto de captadores solares (comúnmente captadores de

placa plana), un intercambiador de calor aire‐agua, un calentador auxiliar y los ventiladores que

impulsan el aire tanto a la entrada como a la salida.

Figura 2.17. Esquema de un sistema de refrigeración con rueda desecante rotativa. (Fuente:

Allouhi et al. (2014))

Los sucesivos procesos que sigue el aire de impulsión se detallan a continuación:

‐ El aire exterior (caliente y con humedad) entra en el sistema impulsado por el ventilador y

atraviesa la rueda desecante, gracias a ello el aire pierde gran parte de la humedad (proceso

1‐2). Al ser la adsorción un proceso exotérmico, el aire además de disminuir drásticamente

su humedad, aumenta su temperatura.

‐ El aire se hace pasar después por un intercambiador de calor rotativo con el fin de ser pre‐

enfriado (proceso 2‐3). Para ello se utiliza el aire extraído del local climatizado.

‐ A continuación el aire pasa por un humidificador, con el objetivo de disminuir su

temperatura y aumentar su humedad hasta los valores deseados (proceso 3‐4). Por último

el aire de impulsión atraviesa el ventilador, aumentando su temperatura pero de manera

insignificante.

El aire extraído del local sufre una serie de procesos que son los siguientes:



‐ Se hace pasar el aire extraído por un humidificador para disminuir aún más su temperatura

acercándolo a la línea de saturación (proceso 6‐7).

‐ Inmediatamente después, el aire pasa por el intercambiador de calor rotativo (proceso 7‐8).

Como el aire expulsado está más frío que el aire de impulsión permite que el proceso 2‐3 se

lleve a cabo.

‐ Después el aire se calienta al ser introducido en un intercambiador de calor aire‐agua

(proceso 8‐9). Esta agua que se utiliza para aumentar la temperatura del aire ha sido

calentada mediante los captadores solares.

‐ Se hace pasar el aire por la rueda desecante (proceso 9‐10), pero no pare ser

deshumectado sino para regenerar el desecante gracias al aumento de temperatura que ha

sufrido el aire en los procesos anteriores. Por último, el aire atraviesa el ventilador y es

expulsado al ambiente (proceso 10‐11).

Es interesante también ver como evoluciona el aire en cada una de las etapas, en la figura 2.18

se presenta sobre un diagrama psicrométrico la serie de procesos que sufre el aire, tanto de

impulsión como de extracción, en el sistema.

Figura 2.18. Diagrama psicrométrico del sistema.

Antes de explicar en profundidad el componente más importante de ese tipo de instalación, la

rueda desecante rotativa, se va a resumir los diferentes modos de operación que tiene este

tipo de sistemas, dependiendo del ambiente exterior y de las cargas internas.



Modo de Ventilación: es el modo de funcionamiento más sencillo. No es necesario enfriar ni

variar la humedad del aire de impulsión y por lo tanto el aire solo se impulsa al interior con el

ventilador, tal y como se indica en la figura 2.19.

Figura 2.19. Funcionamiento en modo ventilación.

Modo humidificación directa: se hace pasar al aire de impulsión por el humidificador (proceso

3‐4) y posteriormente en impulsado al local (figura 2.20). Este modo de funcionamiento se da

cuando hay que disminuir la temperatura y aumentar la humedad del aire exterior pero la

diferencia de temperatura con el aire de expulsión no es suficientemente elevada como para

utilizar el intercambiador de calor rotativo (proceso 2‐3).

Figura 2.20. Funcionamiento en modo humidificación directa.

Modo humidificación indirecta: el suministro de aire se hace pasar por el intercambiador

rotatorio (proceso 2‐3), representado en la figura 2.21. Si es necesario aumentar la humedad

del aire de impulsión o disminuir aún más su temperatura también puede activarse el

humidificador (proceso 3‐4). Este modo de funcionamiento se aplica cuando la temperatura

exterior es elevada, pero su humedad no lo es y por lo tanto no es necesario utilizar la rueda

desecante. El aire se enfría con la salida del local en el intercambiador, este aire de expulsión

puede ser enfriado al pasar por el humidificador (proceso 6‐7) para conseguir una mayor

diferencia de temperatura.



Figura 2.21. Funcionamiento en modo de humidificación indirecta.

Modo de adsorción: El aire de impulsión se hace pasar por todos los procesos que componen el

sistema, tanto la rueda de desorción, como el intercambiador y el humidificador, tal y como se

muestra en la figura 2.22. El sistema funcionará en este modo cuando haya que disminuir la

temperatura y la humedad del aire exterior. Es el modo de funcionamiento normal del sistema

y por el que ha sido diseñado.

Figura 2.22. Funcionamiento en modo de adsorción.

Rueda desecante rotativa

Es el componente característico de estos sistemas. Se encarga de eliminar parte de la humedad

del aire gracias a que la rueda está formada por una sustancia desecante. Los desecantes son

sustancias que tienen una gran afinidad por el agua lo que les permite adsorber la humedad del

aire circundante. El adsorbente sólido más utilizado es el gel de sílice y la gran mayoría de las

ruedas desecantes están formadas por este adsorbente. El gel de sílice se une a un substrato de

fibras de vidrio o aluminio para formar la estructura, que se caracteriza por ser ligera y por

tener una gran superficie de contacto entre el gel de sílice y el aire. Cuanto mayor sea la

superficie de contacto mejor será el rendimiento del proceso de adsorción.

La rueda gira lentamente entre el flujo de aire de impulsión y el aire de extracción o, en otras

palabras, gira entre el flujo de proceso y el de reactivación. El aire de proceso fluye entre los

canales y el desecante de la estructura va adsorbiendo la humedad del aire hasta que se satura.

Por otro lado, parte de la rueda está siendo reactivada gracias al aire de reactivación

(extracción). Este aire ha sido calentado previamente como ya se ha visto, por lo que el

desecante se calienta gracias a este flujo eliminándose la humedad que previamente ha



atrapado. Una vez terminada la etapa de reactivación, el desecante vuelve a la zona de proceso

donde empieza el ciclo de nuevo. Este funcionamiento viene ilustrado en la figura 2.23.a.

Figura 2.23.a. Principio de funcionamiento de la rueda desecante rotativa.

Generalmente, la distribución que se utiliza es, 75% de la rueda hace contacto con el aire de

proceso (aire de impulsión) mientras que el 25% restante forma la zona de regeneración. Es

decir, la rueda desecante más usada tiene una relación 3:1. Sin embargo también existen

ruedas con relación 1:1.

Las principales variables que afectan de manera importante al dimensionado y al rendimiento

del sistema son: la humedad y temperatura del aire de proceso (aire de impulsión), la velocidad

del aire a través de la rueda desecante, la temperatura del aire de regeneración y, por último,

la cantidad de desecante expuesto a la corriente de aire.

‐ Humedad del aire de proceso: manteniendo las demás variables constantes, cuanto menor

sea la humedad del aire de proceso a la entrada de la rueda desecante, menor será también

a la salida. Si la humedad del aire de entrada a la rueda es mayor que la de diseño, el aire

saldrá de la rueda a una temperatura mayor de la esperada y deberá, por consecuencia

deberá de sufrir un enfriamiento mayor. Si la humedad es menor que la de diseño, ocurre el

proceso contrario.

‐ Temperatura del aire de proceso: si el resto de variables permanecen constante, para

temperaturas mayores del aire de entrada, mayor será la humedad de salida. Esto es así

porque el rendimiento de la rueda desecante disminuye al aumentar la temperatura del

aire de proceso. Por otro lado, una mayor temperatura del aire de proceso obliga a un

mayor enfriamiento para alcanzar la temperatura deseada.



‐ Velocidad del aire de proceso: cuanto menor sea la velocidad del aire al atravesar la rueda

de desecación, mejor será el rendimiento de esta y menor la humedad a la salida. Sin

embargo, velocidades más lentas del aire significan ruedas más grandes y con un coste

mayor.

‐ Temperatura del aire de regeneración: el desecante es secado y reactivado por la corriente

de aire de extracción. Esta temperatura es clave en el proceso, cuanto mayor sea la

temperatura más fácilmente será regenerado el desecante. Esta temperatura se consigue

gracias al precalentamiento en el intercambiador de calor con el aire de impulsión pero,

sobre todo, gracias al intercambio de calor con el agua calentada en los captadores solares.

Esta temperatura es clave para el diseño de la parte solar del sistema (captadores solares,

acumulación y calentador auxiliar). No se necesitan muy altas temperaturas para regenerar

el desecante, con temperaturas entre los 60 y 85°C la regeneración es posible.

‐ Cantidad de desecante expuesto a la corriente de aire: el aumento de desecante disponible

para secar el aire en un periodo de tiempo fijo aumenta la capacidad de eliminación de

humedad, pero también aumenta la energía necesaria para regenerarlo. El aumento de la

cantidad de desecante expuesto se puede conseguir aumentando la profundidad de la

rueda o aumentando la velocidad de rotación de ésta. En ambas soluciones se aumenta la

cantidad de desecante disponible y por lo tanto también aumentará la adsorción de

humedad lo que hace que la temperatura del aire al salir de la rueda sea mayor y por

consiguiente debe emplearse más energía para enfriar dicha corriente.

En general, los sistemas desecantes son una opción interesante si se usan en sistemas de

climatización centralizados en climas que no sean muy húmedos, ya que la deshumectación de

la rueda desecante es limitada y para enfriar la corriente de aire se utiliza en el último paso un

humidificador, lo que aumenta aún más la humedad.

Como ya se ha mencionado, la temperatura necesaria pare regenerar el material desecante es

relativamente baja, entre los 60°C y los 85°C. Esta temperatura se puede obtener con

captadores de placa plana, lo que abarata la instalación solar. El COP del sistema no es muy

elevado, se encuentra entre 0,3 y 0,6 dependiendo de la tecnología y el material desecante

utilizado.

a) Ventajas y desventajas

Ventajas:

‐ Son sistemas muy compactos y los componentes necesarios son estándares.

‐ Trata de manera separada la carga latente y sensible, esto permite un mejor control de las

condiciones de confort.

‐ La temperatura que se ha de alcanzar en los captadores solares es menor que en otras

aplicaciones, permite el uso de captadores más baratos.



Desventajas:

‐ Este sistema está limitado para climas moderados. No es viable para climas con humedad

alta.

‐ Son más pesados y ocupan más espacio en comparación con otros sistemas de refrigeración

solar.

‐ Este tipo de sistema requiere de la instalación de conductos y equipos tanto para la entrada

como para la salida de aire exterior.

‐ En general tiene un COP menor que otras tecnologías como la refrigeración por absorción.

b) Situación de la refrigeración solar por desecante sólido en la actualidad

Aunque es una tecnología conocida y que funciona muy bien con colectores solares, las

instalaciones de refrigeración por desecante sólido no son frecuentes. Hay bastantes razones

por las que estos sistemas están tan alejados en número de los sistemas de absorción.

Aunque son sistemas muy compactos, como puede mostrarse en la figura 2.23.b., y necesitan

una temperatura de regeneración menor tienen un COP que está por debajo del COP de las

máquinas de absorción. Además su coste inicial es mucho más elevado incluso que el coste

inicial de los sistemas de adsorción y de absorción y por ello solo son rentables instalaciones de

desecante que son centralizadas y de tamaño considerable.

Figura 2.23.b. Sistema evaporativo con rueda de desecante.

El rango de potencias disponibles en el mercado está entre 20 y 400 kW. Las máquinas mayores

de 400 kW tienen unas dimensiones demasiado grandes para la potencia que tienen por lo que

no se fabrican máquinas superiores a los 350 ‐ 400 kW.

Los países del norte (países escandinavos principalmente) y centro de Europa son los lugares en

donde esta tecnología está más extendida debido a que las condiciones ambientes son idóneas



para estos sistemas. Sin embargo, en los países del sur de Europa o países en los que las

temperaturas y la humedad sean muy elevadas, este sistema no se puede instalar ya que no

puede eliminar tanta humedad y por lo tanto no consigue producir frío.

Para que esta tecnología pueda tener una mayor importancia en el mundo y pueda llegar a ser

una alternativa de futuro capaz de competir con los sistemas de compresión debe de disminuir

el precio inicial de sus componentes. Además en necesario continuar la investigación sobre

nuevos desecantes que sean capaces de eliminar más cantidad de humedad del aire.

Mercado

No hay muchas empresas encargadas de fabricar sistemas de refrigeración con rueda

desecante por todas las razones ya mencionadas. Las principales compañías que destacan en la

producción de estos sistemas se mencionan en la tabla 2.5 junto con el país de origen y los

tipos de desecantes con los que trabajan cada compañía:

Compañías País de origen Desecantes

Munters USA USA SiGel, Óxidos de Al, Silicatos

Rotor Source USA SiGel, Tamices

NovelAire USA SiGel

DRI India SiGel silicatos

Klingenburg Germany SiGel, LiCl, Óxidos de Al

Munters AB Suecia SiGel, Óxidos de Al, Silicatos

PorFlute Suecia SiGel

Seibu Giken Japón SiGel, Silicatos

Nichias Japón SiGel

Tabla 2.3. Descripción de fabricantes de ruedas desecantes.

Si se hace un pequeño análisis de la tabla, se aprecia que el desecante más utilizado por las

compañías es el gel de sílice (SiGel) como se ha mencionado anteriormente en el proyecto,

seguido de otros desecantes como los óxidos de aluminio y los silicatos.

Las principales compañías en Europa son de Suecia o de Alemania. Estos dos países tienen

climas que se adaptan muy bien al funcionamiento de los sistemas de refrigeración

evaporativos con desecantes debido a que no sufren temperaturas extremas ni humedades

muy altas. En el resto del mundo también destacan las compañías de USA y Japón.

Instalaciones

Aunque no forma parte del contenido del proyecto desarrollar diferentes instalaciones

existentes de sistemas con rueda desecante, se mencionarán algunas instalaciones y se

explicarán los puntos más importantes de cada una de ellas:



Cámara de comercio. Freiburg/ Alemania

La Cámara de Comercio de Freiburg fue el primer sistema solar de refrigeración evaporativa

con desecante en Alemania y está funcionando desde 2002. La instalación enfría (o calienta en

invierno) dos grandes salas de conferencias con una superficie total de casi 200 m2.

Figura 2.24. Sala de conferencia de la Cámara de Comercio. Friburgo.

En esta instalación no se ha incorporado ningún sistema de apoyo en la refrigeración dado que

las necesidades de refrigeración coinciden bastante bien con la mayor disponibilidad de energía

solar. Para intentar disminuir el coste de los captadores solares (que engloban en muchas

ocasiones incluso la mitad de la inversión) se decidió colocar los captadores paralelos al tejado,

el cual tiene una inclinación de 15° (figura 2.25)

En total hay 100 m2 de colectores solares de aire de placa plana. Esto supone que en esta

instalación no hay almacenamiento de calor.

Si se compara con una instalación de acondicionamiento de aire convencional el ahorro que se

ha conseguido con la instalación del sistema desecante solar ascienden a 30.000 kWh anuales y

a casi 9 toneladas de C02 en emisiones.



Figura 2.25. Captadores solares de la Cámara de Comercio. Freiburg.

Edificio de oficinas. Hartberg/ Austria

El edificio tiene una infraestructura de oficinas. Está distribuido en dos plantas de 140 m2 en

cada una. Tiene una fachada acristalada orientada al Sur y en la planta inferior hay 12

colectores de tubo de vacío.

Figura 2.26. Edificio de oficinas. Hartberg.

La experiencia del verano de 2001 demostró que el aire acondicionado adiabático, es decir

utilizando solo enfriamiento evaporativo, es suficiente para cubrir las necesidades un 50‐70%

de los días estivales y que solo en días en los que la humedad es más elevada hace falta

deshumidificar antes del enfriamiento evaporativo mediante la rueda desecante.

El calor para la refrigeración lo producen los 12 m2 de colectores de tubo de vacío y una caldera

de “pellets” de biomasa como sistema de apoyo. Además se incluye un tanque de

almacenamiento de agua caliente de 2000 litros.



La máxima capacidad de refrigeración son 30 kW y el COP anual que se consigue en esta

instalación ronda el 0,6. Además de la reducción de las emisiones de CO2 por utilizar la

instalación de frío solar se consigue otro ahorro procedente de la caldera auxiliar que funciona

con biomasa.

2.3.3.2 Desecante líquido

a) Descripción

Los sistemas de refrigeración evaporativa con desecante líquido son un sistema que ha

aparecido en el mercado recientemente. A pesar de ser un sistema novedoso, se está abriendo

paso en el mercado gracias a que tiene bastantes ventajas frente a los sistemas de desecante

sólido pero aún son pocas las instalaciones existentes con esta tecnología.

En el caso de los sistemas con desecante líquido, el proceso de deshidratación se lleva a cabo

por un proceso de absorción. La rueda desecante se remplaza por un deshumidificador y un

regenerador. Estos elementos proporcionan el enfriamiento del aire de impulsión al pasarlo a

través de una solución absorbente, como se explicará más adelante. Las soluciones más

empleadas en estos sistemas son Agua‐Cloruro de Litio, Agua‐Bromuro de litio y Agua‐Cloruro

de Calcio.

Aunque el proceso útil del sistema es un proceso de absorción, estos sistemas se diferencian

bastante de los sistemas de refrigeración por absorción, tanto en el sistema y componentes

como en el modo de funcionamiento. La principal diferencia se encuentra en la forma en la que

la temperatura de equilibrio varía. En el caso de un sistema de desecante líquido la

temperatura no varía en función de la presión total, sino que varía en función de la presión

parcial del desecante líquido al exponerse con el aire húmedo.

Aunque en los últimos años han aparecido nuevas configuraciones en los sistemas de

desecante líquido, con mejoras que aumentan el rendimiento, previenen corrosión y en

definitiva mejoran las prestaciones de sistema de refrigeración, nosotros estudiaremos la

configuración original que sigue es la base de los nuevos modelos que han ido apareciendo. La

configuración básica de los sistemas de refrigeración por desecante líquido se muestra en la

figura 2.27.

A continuación se describen los sucesivos procesos que ocurren:

‐ El aire exterior (1) entra en el absorbedor para ser deshumidificado, en este caso al pasar

por la solución absorbedora o concentrada. Como el proceso de absorción es un proceso

exotérmico, este calor generado tiene que ser evacuado para mantener la temperatura en

el absorbedor. Esto se hace mediante la torre de refrigeración.

‐ El aire después pasa a través de un humidificador con el objetivo de enfriado hasta la

temperatura y humedad deseada (2) y posteriormente en impulsado al local a refrigerar.



Figura 2.27. Esquema de un sistema de refrigeración con desecante líquido.

‐ La solución diluida (ha absorbido la humedad del aire) que se ha formado en el abosrbedor

es enviada al desorbedor o regenerador. Como la desorción, al contrario que la absorción,

es un proceso endotérmico en necesario suministrar energía al regenerador para calentar la

solución. Esta energía es suministrada por los colectores solares.

‐ El aire extraído del edificio (4) es impulsado a través del regenerador, con la intención de

que la humedad retenida en la solución diluida sea eliminada y adquirida por el aire. El aire

resultante, más caliente y con mayor humedad es descargado al ambiente (5). La solución

concentrada obtenida es enviada de nuevo al absorbedor para un nuevo ciclo.

Para incrementar el rendimiento del sistema y disminuir tanto, el calor suministrado en el

regenerador como el evacuado en el absorbedor, se añade un intercambiador de calor entre la

solución diluida que sale del absorbedor y la solución concentrada que sale del regenerador. Así

se consigue que la solución que llega al absorbedor lo haga más fría favoreciendo así la

absorción. De manera análoga ocurre en el regenerador.

Como se ha mencionado, estos sistemas tienen algunas características que hacen que estos

tengan un gran potencial. El proceso de deshumectación es más eficiente que en los sistemas

de desecante sólido. Principalmente porque en los sistemas de desecante líquido el contacto

para eliminar la humedad se hace entre dos fluidos, por lo que superficie de contacto entre

ambos es mayor (más aún si la solución es pulverizada). Otra ventaja muy importante de estos



sistemas es la capacidad de almacenar frío, es decir, la solución concentrada puede ser

almacenada para ser utilizada posteriormente cuando sea preciso. Además de esto, el COP de

estos sistemas es mayor que el de los sistemas de desecante sólido, pudiendo alcanzar valores

superiores a 1.

El sistema de captadores solares, encargados de suministrar la energía necesaria para

regenerar la solución, tiene que calentar hasta los 60°C o 90°C. De la misma manera que ocurría

con los sistemas de desecante sólido, esta temperatura puede ser conseguida por captadores

de placa plana o captadores solares de aire, que son los captadores más sencillos y baratos del

mercado.

Aunque los sistemas de refrigeración evaporativa con desecante líquido consigan una mayor

deshumectación, no son recomendables para climas muy húmedos por las mismas razones que

con los sistemas de desecante sólido. Muchos autores han estudiado la combinación de los

sistemas de desecante líquido con sistemas de refrigeración mecánica (sistemas híbridos).

Cuando el sistema con desecante no puede enfriar lo suficiente porque el ambiente es

húmedo, entra en operación la refrigeración mecánica.


Ventajas:

‐ La temperatura que hay que alcanzar en los captadores solares es baja y el COP es más

elevado que en otros sistemas de refrigeración solar.

‐ Capacidad de “almacenar” frío gracias a la solución concentrada.

‐ Reducido consumo eléctrico, principalmente en bombas. Algunas pueden ser eliminadas si

se utiliza circulación natural.

Desventajas:

‐ Elevado coste inicial del sistema. La tecnología no es nada madura y aún se sigue

investigando en ella.

‐ Limitado a climas en los que la humedad no es muy elevada.

‐ Necesidad de una torre de refrigeración o un flujo de agua fría continuado.

c) Situación de la refrigeración solar por desecante líquido en la actualidad

Al contrario que la refrigeración por desecante sólido, la refrigeración por desecante líquido es

una tecnología muy reciente. Hasta hace muy poco estaba en fase de pruebas y desarrollo, y

aún hoy es difícil encontrar proyectos que utilicen esta tecnología.

Debido a esto, es fácil encontrar muchos proyectos de investigación sobre la refrigeración

evaporativa por desecante líquido, en los cuales se proponen mejoras al ciclo y se estudian

nuevas configuraciones y mejoras como los que se añaden a continuación.



Cada una de las soluciones desecantes tiene sus ventajas e inconvenientes por eso Xiong et al.

(2009), propone mezclar varias soluciones desecantes para así disminuir el precio y asegurar los

rendimientos de deshumidificación. El principal desafío es mantener los ratios de la mezcla

constante durante el ciclo de operación y para ello añade un pre‐deshumidificador convirtiendo

el sistema en uno de dos etapas.

Uno de los mayores problemas de la refrigeración por desecante líquido son los graves

problemas de corrosión de las soluciones que tradicionalmente se han utilizado (LiBr por

ejemplo). Por ello tanto Luo et al (2011) y Luo et al (2012) propone nuevos líquidos iónicos que

no tienen problemas de corrosión y demuestra que tienen ratios de deshumectación del mismo

orden que el LiBr.

A fin de mejorar los parámetros y la compacidad del sistema junto con una mejora de las

cualidades del aire de impulsión Tu et al (2009) y TU et AL (2010) propone nuevas

configuraciones del sistema en las que el COP y la capacidad de deshumectación aumentan

considerablemente.

Instalaciones

Una de las primeras plantas piloto de refrigeración evaporativa por desecante líquido se instaló

en el Solar Building Innovation Center de Friburgo. El sistema se encarga de refrigerar unas

zonas determinadas del edificio. En la imagen 2.28 se muestra el sistema de refrigeración. Se

puede apreciar que ocupa una gran superficie y sin embargo su potencia frigorífica no es muy

elevada.

Para que esta tecnología comience a establecerse poco a poco en el mercado solo es cuestión

de tiempo, ya que en general tiene mejor comportamiento y características que la refrigeración

evaporativa por desecante sólido y simplemente necesita madurar como tecnología y disminuir

el precio de la instalación. Aun así, aún está lejos de poder competir en el mercado con la

refrigeración convencional e incluso necesita bastante tiempo para llegar al nivel de aceptación

y fiabilidad de los sistemas de absorción.

Por todo esto no se conocen empresas que comercialicen la refrigeración solar por refrigerante

líquido y la mayoría de instalaciones son instalaciones piloto de prueba o de investigación como

la de la figura 2.28.



Figura 2.28. Instalación de refrigeración evaporativa por desecante líquido. Friburgo.

2.3.4 Sistema de refrigeración por absorción

a) Descripción

Los equipos de absorción son, actualmente, la mejor alternativa entre los sistemas de

refrigeración solar para sustituir los sistemas de refrigeración convencionales. Es por eso que

son los sistemas de frío solar más utilizados a día de hoy, y esto se debe a que su tecnología es

madura y se viene desarrollando desde hace años, su rendimiento es de los más elevados en

este tipo de sistemas y encaja muy bien si se utiliza energía solar.

Es tal el desarrollo de esta tecnología, que tiene un rango de potencia muy amplio, se pueden

encontrar equipos entre 4,5 y 11.000 kW, por lo que se da cabida a casi cualquier tipo de

instalación. Históricamente las máquinas de absorción no se fabricaban de baja potencia por

dificultades técnicas y baja rentabilidad pero en la última década se han desarrollado máquinas

de menos de 100 kW.

Los equipos de absorción se basan, al igual que los sistemas convencionales, en el principio de

la condensación y la evaporación para la producción de frío o calor. Pero en los equipos de

absorción el compresor se sustituye por un generador y un absorbedor. El aumento requerido

entre el evaporador y el condensador, que en el ciclo mecánico se conseguía con el compresor,

se hace mediante un fluido absorbente que absorbe que absorbe el vapor (fluido refrigerante)

para llevarlo de baja presión a alta presión. En la figura 2.29 se aprecia la similitud que hay

entre los dos ciclos.



Figura 2.29. Comparación entre la compresión en la máquina de absorción y en la máquina de

compresión mecánica.

Un punto clave en estos sistemas es el par de fluidos de trabajo que se eligen. A día de hoy, la

mayoría de los sistemas que se utilizan operan con una solución de bromuro de litio y agua

(BrLi/H2O) como fluidos de trabajo. El agua en este caso es el refrigerante, y el bromuro de litio

el absorbente. La mayoría de las instalaciones funcionan con este par de fluidos.

El otro par de trabajo que se utiliza es el de agua y amoniaco (NH3/ H2O). En este caso es el

amoniaco el que trabaja como refrigerante y el agua es el absorbente. Esto permite que se

puedan alcanzar temperaturas menores de cero grados. Las instalaciones con este par de fluido

son menos frecuentes y casi únicamente aparecen en aplicaciones de congelación.

La principal clasificación que se hace en los sistemas de absorción hace referencia al número

de efectos. El número de efectos hace referencia a cuantas veces se utiliza la energía que se

aporta desde el foco caliente en el sistema. Se distinguen máquinas de simple efecto, máquinas

de doble efecto y más recientemente se han sumado las máquinas de triple efecto. Por

supuesto, cuanto más veces se utilice la energía suministrada, mayor será el rendimiento del

sistema pero, también, mayor tiene que ser la temperatura a la que suministrar esa energía.

Una vez explicadas las diferentes configuraciones que puede haber en función de la elección

del par de fluidos de trabajo y del tipo de máquinas dependiendo del número de efectos,

explicaremos las características de las distintas máquinas cuando se utiliza cada uno de los

pares de fluidos de trabajo más utilizados.

Máquinas BrLi/H2O

En estas máquinas el refrigerante es el agua y el absorbente el bromuro de litio.

El bromuro de litio no es tóxico para el ser humano y por lo tanto las medidas de seguridad

necesarias para trabajar con este fluido son muy escasas.



El ciclo de BrLi/H2O tiene un coeficiente de operación mayor que el del NH3/ H2O y por lo tanto

para máquinas semejantes los COP de las maquinas que trabajen con bromuro de litio‐agua

serán mayores. Además el bromuro de litio no se evapora en las condiciones de trabajo, por lo

que no es necesario añadir una torre de destilación después del proceso, como si ocurre en el

caso del amoniaco.

Las máquinas de doble efecto e incluso de triple efecto con este par de fluidos son una

realidad. Las presiones que se alcanzan en el generador son manejables incluso para máquinas

de triple efecto.

En la tabla 2.4 se hace una comparativa sobre los COP y las temperaturas de activación de las

diferentes maquinas en función del número de etapas. Como ya se ha mencionado, cuanto

mayor sea el número de etapas, además de complicarse mucho el sistema y los componentes,

mejor será el COP pero también mayor será la temperatura necesaria para activar la

regeneración.

Tabla 2.4. Comparativa de prestaciones para máquinas con BrLi/H2O.

Una de las principales desventajas de las máquinas que utilizan el par BrLi/H2O es la

cristalización del bromuro de litio. Existe una zona de peligro de cristalización del bromuro de

litio, que la máquina debe de evitar. Esta zona se define por concentraciones comprendidas

entre el 65 y el 70% de bromuro de litio y para temperaturas que se sitúan entre los 48 y los

105°C. Las máquinas se diseñan para trabajar fuera de esas condiciones.

Además de la cristalización, la corrosión, sobre todo en presencia de oxígeno, es un problema

que afecta a los sistemas que trabajan con bromuro de litio. Es necesario por ellos añadir a la

disolución de trabajo algún tipo de inhibidor de corrosión.

Por último, otra desventaja frente a los sistemas que trabajan con amoniaco es que, al ser el

agua el refrigerante, estos sistemas no pueden ser utilizados para congelación porque es

imposible alcanzar temperaturas menores de 0°C sin que el agua se congele. Por lo tanto estos

sistemas son utilizados para climatización, pudiendo producir temperaturas de hasta 7°C.

Máquinas NH3/ H2O

En estos sistemas el amoniaco es el refrigerante y el agua el absorbente.



Las máquinas que utilizan NH3/ H2O tienen una serie de desventajas frente a las que utilizan

BrLi/H2O. Las máquinas que trabajan con amoniaco, por su carácter tóxico, necesita numerosas

medidas de seguridad además de sistemas indirectos.

Tienen un menor rendimiento que las máquinas de bromuro de litio y además necesitan

temperaturas ligeramente superiores para regenerar la solución absorbente. Además,

necesitan una torre de destilación para separar el amoniaco, debido a su facilidad de

evaporación. En la tabla 2.5 se muestra el COP y la temperatura de activación de los diferentes

tipos de máquinas que trabajan con amoniaco y agua.

Tabla 2.5. Comparativa de prestaciones para máquinas con NH3/ H2O.

El ciclo GAX es una mejora del ciclo de simple efecto en el que el sistema funciona a dos niveles

de presión en el que se consigue un mejor aprovechamiento energético con la adicción de

intercambiadores y determinados sistemas de regulación.

Como última desventaja, debido a las altas presiones que se alcanzarían en el generador, no

existen las máquinas de doble efecto y triple efecto que trabajen con este par de fluidos.

Sin embargo tienen una serie de ventajas, estas máquinas pueden producir temperaturas

menores de cero grados (ya que el amoniaco es el refrigerante y su temperatura de

congelación es ‐77°C) y no hay peligro de cristalización del fluido de trabajo.

Máquinas de absorción con ciclo de simple efecto

Una vez que se han explicado las características generales de los dos pares de fluidos de trabajo

más importantes se explicará el funcionamiento básico de la máquina de absorción de ciclo

simple. Tomaremos como base las máquinas que utilizan el par BrLi/H2O por ser las máquinas

que dominan el mercado.

Es muy importante saber, que la tecnología que se utiliza en las máquinas de absorción para

producir frío o calor es la misma que se utiliza en las máquinas convencionales de refrigeración

por compresión mecánica. El frío se producirá en el evaporador al evaporarse el fluido

refrigerante y el calor se produce en el condensador al condensar el fluido refrigerante. La

diferencia radica en cómo se consigue el paso desde la baja presión del evaporador hasta la alta

presión de condensador. Es aquí donde entra la propia tecnología de los ciclos de absorción. En



la figura 2.30 se aprecia muy bien la equivalencia entre las máquinas de compresión y las

máquinas de absorción, en la máquina de absorción el compresor ha sido sustituido por un

generador y un absorbedor, entre otros componentes.

Figura 2.30. Esquema básico sistema de refrigeración solar por absorción.

A grandes rasgos, el refrigerante (agua) sale del evaporador en forma de gas y es enviado al

absorbedor, donde una solución concentrada de BrLi (absorbente) absorbe el refrigerante. La

solución formada (solución diluida) es enviada mediante una bomba al generador (zona de alta

presión). Al aplicar calor en el generador, ya sea proveniente del campo solar o si este es

insuficiente mediante una caldera de apoyo, se produce la desorción del refrigerante en forma

de gas. El refrigerante es enviado al condensador para continuar con el ciclo de producción de

frío y la solución resultante, que como ha perdido gran parte del agua absorbida con

anterioridad será una solución concentrada, vuelve al absorbedor para repetir el ciclo de

absorción.

La absorción se favorece por bajas presiones y bajas temperaturas, además de que es un

proceso endotérmico. Por ello es necesaria una refrigeración externa en el absorbedor para

que se mantengan las condiciones de temperatura y presión. Mientras que para la desorción se

requieren temperaturas altas para separar el absorbedor y el fluido absorbido (refrigerante).

Para ello se envía la solución diluida a un intercambiador (generador) que suele ser de tipo

inundado. Por su haz tubular se hace pasar un fluido calentado previamente en los captadores

solares o en la caldera auxiliar. Esta energía hace que se produzca una ebullición del

refrigerante, agua en este caso, y como consecuencia la solución salina resultante aumenta su

concentración.



La figura 2.30 es simplemente un esquema representativo de las partes y el funcionamiento de

una máquina de absorción de simple efecto, pero no muestra todos los elementos que

componen la máquina ni como se conectan cada uno de estos componentes. Un esquema más

detallado de una máquina de absorción de simple efecto lo encontramos en la figura 2.31.

Los principales componentes de una refrigeradora por absorción son: el generador (o

desorbedor), el absorbedor, el condensador, el evaporador, la válvula de expansión, la bomba

de impulsión y el intercambiador de calor.

Figura 2.31. Esquema de una enfriadora de absorción. (Fuente: YAZAKI).

El funcionamiento de la máquina de absorción BrLi/H2O de simple efecto y sus principales fases

se describen a continuación:

‐ El refrigerante (agua) se evapora en el evaporador a muy baja presión (cerca de 6 mmHg) y

temperatura extrayendo de esta forma el calor del fluido que se quiere enfriar y

produciendo de esta manera el frío útil del sistema.

‐ El vapor de refrigerante fluye hacia el absorbedor, que está conectado directamente con el

evaporador y en muchas ocasiones comparten el mismo espacio. En el absorbedor el



refrigerante es absorbido por la solución concentrada (alta concentración del absorbente

BrLi) formándose una solución diluida. Dado que el proceso es un proceso endotérmico es

necesario evacuar el calor y esto se hace mediante un serpentín de refrigeración por el que

suele fluir agua enfriada en una torre de refrigeración (más adelante se hablará del uso de

torres de refrigeración en las máquinas de absorción)

‐ La solución diluida, producida en el absorbedor, es bombeada hacia el generador, donde es

calentada por un foco caliente (en este caso un campo de captadores solares) hasta que se

produce la ebullición del refrigerante. De esta forma, el refrigerante es separado de la

solución a una alta presión. La solución resultante, una solución concentrada es devuelta al

absorbedor donde se dispondrá para absorber de nuevo refrigerante.

‐ El vapor de refrigerante a alta presión fluye hacia el condensador, que se encuentra

conectado directamente por el generador. Aquí, el refrigerante es condensado mediante el

agua de refrigeración. En la mayoría de los casos esta agua será la misma que se ha utilizado

para refrigerar el absorbedor y después de ser utilizado en el condensador será enviada a la

torre de refrigeración donde se evacuará todo el calor producido tanto en el absorbedor

como en el condensador. Después de ser enfriada, el agua es enviada de nuevo a refrigerar

el absorbedor cerrándose el circuito.

‐ El paso desde el condensador hasta el evaporador se realiza mediante una válvula de

expansión que reduce la presión hasta la presión del evaporador. Cuando el líquido

refrigerante llega al evaporador comienza de nuevo el ciclo.

Como se observa en la figura 2.31 y como se ha mencionado antes, un componente importante

de la máquina es el intercambiador de calor. Este intercambiador de calor enfrenta a la

solución diluida que sale del absorbedor (solución fría que se dirige al generador donde será

calentada) y la solución concentrada que sale del generador (solución caliente que se envía al

absorbedor donde será enfriada). De esta manera se consigue un aprovechamiento mejor de la

energía y por lo tanto un ahorro considerable.

Antes de explicar los componentes que forman la máquina de absorción se hará una mención

especial a la torre de refrigeración. La torre de refrigeración es necesaria para condensar el

vapor refrigerante producido en el generador así como para refrigerar el absorbedor. La

condensación por agua es la que se usa en gran mayoría de las máquinas de absorción hasta la

fecha. Pero la utilización de una torre de refrigeración trae consigo numerosos inconvenientes.

Por un lado para instalar una torre de refrigeración es necesario disponer de una gran

superficie en un lugar al aire libre y esto para pequeñas instalaciones no siempre es posible. A

esto hay que añadir, la estricta reglamentación sobre torres de refrigeración y el cuidadoso

control para evitar la aparición de bacterias, como la legionela. El uso de torre de refrigeración

es uno de los mayores inconvenientes que tiene las máquinas de absorción y es la principal



causa de que la absorción no se haya implantado en el sistema doméstico o en pequeñas

aplicaciones.

Debido a esto, durante la última década han aparecido numerosas investigaciones para intentar

implantar máquinas de absorción condensadas por aire. En este tipo de sistemas el aire es el

fluido que extrae el calor en el condensador y en el absorbedor. Como es lógico, el uso del aire

como fluido condensador conlleva un aumento de la temperatura de condensación y esto

repercute a su vez en la temperatura de ebullición en los generadores. Esto es debido a que la

temperatura máxima a la que se puede enfriar el aire utilizando el aire ambiente es la

temperatura de bulbo seco, mientras que el agua puede enfriarse hasta la temperatura de

bulbo húmedo, que es inferior. Además el uso del aire como fluido condensador obliga a que

los intercambiadores y los conductos sean de mayor tamaño ya que no es capaz de extraer la

misma cantidad de calor que el agua por unidad de masa. Estos inconvenientes hacen que aun

hoy en día el problema del uso de torres de refrigeración no está solucionado.

Los elementos más importantes que componen la máquina de absorción de simple efecto son:

Generador

Este es el componente donde, gracias a la energía térmica que le llega a través de un fluido

caliente, el refrigerante se separa en forma de vapor del absorbente. El fluido, normalmente

agua caliente o vapor, fluye a través de unos tubos inmersos en la solución, como se muestra

en la figura 2.32.

Figura 2.32. Esquema de un generador de una máquina de absorción de simple efecto.

Al generador le llega la solución diluida de BrLi (azul celeste), gracias al fluido caliente, parte del

agua (refrigerante del sistema) de la solución se separa y se forma la solución concentrada de

BrLi (azul oscuro) que es enviada al intercambiador y posteriormente al absorbedor. El vapor de

agua (blanco) se envía al condensador. Hay una pequeña parte del vapor que se inyecta desde

el generador hasta el absorbedor como medida de regulación del ciclo.

Este elemento es clave en la instalación, en él se marca la temperatura que tiene que llegar el

fluido, lo que es un punto clave en las instalaciones solares de absorción. La instalación, el

dimensionado y el tipo de captadores vienen marcados por esa temperatura. Para las máquinas

de absorción de simple efecto la temperatura a la que tiene que estar el agua caliente es unos



85°C, dependiendo de la máquina y sus características propias. Una vez sabida la temperatura,

habría que ver que captadores pueden calentar hasta esa temperatura y de entre los que

cumplen, que tipo de captador es el más rentable.

Condensador

El condensador es el encargado de condensar el vapor de refrigerante que le llega del

generador. El agua condensada es enviada, tras bajarle la presión, al evaporador. La función es

la misma que en los sistemas convencionales, pero la tipología difiere bastante. El condensador

se sitúa en la zona de alta presión de la máquina y la mayoría de las veces no están conectadas

por conductos sino que se sitúa bajo la misma carcasa tal y como se aprecia en la figura 2.33.

La mayoría de los condensadores que se utilizan este tipo de máquina, como ya se ha

mencionado, son condensadores condensados por agua por lo que es necesaria una torre de

refrigeración, aunque también podrían se condensados por aire como ya se ha visto.

Figura 2.33. Esquema de un condensador de una máquina de absorción de simple efecto.

Evaporador

En el evaporador es el encargado de producir el frío útil del sistema. El agua líquida que se ha

formado en el condensador le llega al evaporador (azul oscuro) y se pulveriza sobre unos tubos

por donde pasa el fluido que se quiere enfriar. De esta manera y gracias a la baja presión, el

agua se evapora y a continuación llega al absorbedor.

Se pueden distinguir principalmente dos tipos de evaporadores, evaporadores de expansión

directa y evaporadores por inundación. En las máquinas de absorción el evaporador que se

utiliza mayoritariamente es el de inundación. No exactamente igual que los evaporadores por

inundación que conocemos, en este caso el refrigerante suele ser pulverizado sobre los tubos,

parte se evapora y la otra parte es recogida en una bandeja y recirculada de nuevo hasta los

pulverizadores.



Como ocurría en el caso del condensador, el absorbedor y el evaporador suelen estar bajo la

misma carcasa, en la zona de baja presión teniendo un espacio común. El esquema del

evaporador puede apreciarse en la figura 2.34.

Figura 2.34. Esquema de un evaporador de una máquina de absorción de simple efecto.

Absorbedor

Es sin duda uno de los componentes más importantes de las máquinas de absorción. Este

dispositivo tienen como objetivo la puesta en contacto de dos corrientes, una gaseosa

(refrigerante) y otra líquida (absorbedor) mientras se evacúa el calor generado en la absorción

por medio de agua de disipación. La solución concentrada en BrLi se pone en contacto con el

vapor de agua llegado del evaporador formándose una solución que es enviada al generador

(figura 2.35).

Figura 2.35. Esquema de un absorbedor de una máquina de absorción de simple efecto.

La absorción del vapor refrigerante crea una zona de baja presión dentro del absorbedor que

unido a la afinidad del absorbente por el agua (máquinas BrLi‐Agua) induce un flujo continuo de

vapor de refrigerante desde el evaporador. Esto facilita la mezcla y la absorción del agua en la

solución.



Si el generador era un punto crítico para el diseño del sistema solar, el evaporador lo es para el

diseño de la máquina en sí. Cuanto mejor sea la mezcla y la absorción entre el vapor y a

solución de trabajo mejores serán los parámetros de funcionamiento de la máquina.

Cuando hablamos de absorbedores sí existen diferentes tecnologías que pueden ser utilizadas

en las máquinas de absorción. A continuación se explica los diferentes tipos de absorbedores

más utilizados en las máquinas de absorción:

Absorbedores con fases vapor líquido continuo: la fase líquida forma una película descendente

que se pone en contacto con la fase vapor. Se diferencian los de tubos verticales y los de tubos

horizontales (figura 2.36). La configuración de tubos horizontales es la más extendida y

utilizada. Sin embargo la configuración vertical permite que la solución pueda ser enfriada

tanto por aire como por agua.

Figura 2.36. Configuración vertical y horizontal de absorbedor vapor líquido continuo.

‐ Absorbedores con fase de vapor continuo y líquido discontinuo: La principal característica de

estos absorbedores es que la absorción del vapor y la disipación de calor se hacen de forma

separada.

En un primer momento se pone en contacto la fase vapor con la solución mediante la

atomización de ésta en una cámara adiabática. La solución formada pasa por un

intercambiador de calor, que la enfría mediante agua de torre, parte de esta solución enfriada

es recirculada con el objetivo de aumentar la absorción global. El proceso viene explicado en la

figura 2.37.



Figura 2.37. Absorbedor con fase vapor continuo y líquido continuo.

Esta tipo de absorbedor no es muy utilizado porque la absorción es menor que en los

absorbedores antes mencionados. La principal razón es que una baja temperatura favorece el

proceso de absorción y en este tipo de absorbedor la temperatura de la cámara de absorción es

bastante más elevada que en los casos anteriores.

Para terminar con las máquinas de absorción de simple efecto, es importante destacar que al

ser una tecnología bastante madura, se ha conseguido que las máquinas sean muy compactas y

duraderas, sin que sea necesario un elevado gasto en mantenimiento. En la figura 2.38 aparece

una máquina de absorción de potencia media‐alta de la marca YAZAKI, donde se puede

apreciar la situación de cada uno de los componentes principales.

Figura 2.38. Máquina de absorción de simple efecto.



Máquinas de absorción con ciclo de doble efecto

Una vez explicado las máquinas de simple efecto se puede entender mejor el funcionamiento

de las de doble efecto. La principal diferencia, como indica su nombre, es que tiene dos efectos,

es decir, la energía térmica se utiliza dos veces en el sistema. Por ello, las máquinas de doble

efecto tienen dos generadores de vapor, el de alta presión y el de baja presión.

Al tener dos generadores, puede también tener además dos recuperadores de calor y dos

válvulas de expansión aunque depende del tipo de máquina que se elija. El resto, como en los

ciclos de simple efecto, está formado por un condensador, un evaporador y un absorbedor.

En estos ciclos con dos generadores se realizan dos separaciones de vapor a partir de un aporte

inicial de energía térmica, por lo que se consigue un aumento considerable de rendimiento.

Pero, por otro lado, la energía que se suministra tiene que ser de un nivel térmico superior a la

del ciclo de simple efecto. Es decir, mientras con las máquinas de simple efecto la temperatura

necesaria era de 85°C, en las máquinas de doble efecto aumenta hasta el intervalo de 120 ‐

170°C. Estas temperaturas se alcanzan con pocos captadores, siendo los de vacío y los cilindro‐

parabólicos de concentración los más típicos. Aunque, al ser una temperatura tan elevada,

empieza a ser cuestionable la rentabilidad de utilizar energía solar para su completo

funcionamiento.

Los rendimientos o los COP que se pueden conseguir en estas máquinas de doble efecto son,

como ya se ha mencionado, mayores y pueden obtenerse valores de 1,1 – 1,4.

Antes de analizar la configuración de la máquina, en la figura 2.39 se muestra un diagrama de

un tipo de ciclo de doble efecto en donde se puede apreciar los componentes principales y

como están conectados entre ellos.

Figura 2.39. Esquema del ciclo de absorción de doble efecto.



El generador de alta temperatura usa el aporte externo de energía para evaporar el

refrigerante de la solución absorbente. El vapor refrigerante del generador de alta temperatura

es condensado y el calor producido en la condensación se usa para separar el vapor

refrigerante en el generador de baja temperatura.

Es decir, se usa el vapor separado a alta temperatura para separar vapor en el generador de

baja temperatura. Después de esto, el ciclo es similar al de simple efecto, el vapor de baja

temperatura es conducido al condensador de baja temperatura y posteriormente al

evaporador para producir frío. El sistema opera a tres niveles distintos de presión y a cuatro de

temperaturas.

El funcionamiento real es más complejo y para explicarlo se utilizará la figura 2.40, que es una

descripción de la máquina mucho más detallada que la mostrada anteriormente, donde se

especifica los distintos fluidos que aparecen en el sistema con colores, los componentes de la

máquina y la conexión entre cada uno de ellos.

Figura 2.40. Esquema de una máquina de absorción de doble efecto.

Antes de explicar detalladamente el funcionamiento se distinguirán los fluidos de trabajo que

circulan por la máquina y que no están mencionados en la figura: solución diluida (amarillo);

solución semiconcentrada (naranja); solución concentrada (rojo); refrigerante líquido (azul

claro en la salida del condensador).

La solución formada en el absorbedor, solución diluida, es aspirada por la bomba hasta en

primer lugar un intercambiador de calor (low temp hx) donde se precalentará y seguidamente

hacia el generador de baja temperatura. En el generador de baja temperatura, gracias al calor



transferido por el vapor producido en el generador de alta, la solución hervirá produciéndose

vapor de refrigerante. Al separarse parte del refrigerante, la solución que queda es una

disolución semiconcentrada. El vapor de alta normalmente sale del generador en forma de

líquido o en forma de equilibrio líquido‐vapor.

La disolución semiconcentrada producida en el generador de baja se dividirá en dos corrientes.

La primera de ellas se enviará al absorbedor pasando antes por un intercambiador (low temp

hx) donde sufrirá un preenfriamiento. En el absorbedor será pulverizada para absorber el vapor

refrigerante. La otra corriente será aspirada por una bomba (high temp. generator pump) hasta

el generador de alta, pasando antes por un intercambiador donde sufrirá un calentamiento. En

el generador de alta temperatura, gracias al aporte de calor por la fuente externa, se producirá

vapor de refrigerante a alta temperatura que será enviado al generador de baja para, como

antes se indicó, obtener el vapor de baja temperatura. La solución concentrada acabará

mezclándose con la solución semiconcentrada antes de ser enviada al absorbedor.

Las dos corrientes de vapor refrigerante (una de ellas líquido‐vapor) producidas en ambos

generadores se mezclan en el condensador a la vez que son condensados mediante agua de

torre. El refrigerante líquido obtenido se envía al evaporador donde será pulverizado y se

evaporará enfriando una corriente de agua (chilled water). Una vez evaporado, el refrigerante

vuelve al absorbedor y al ponerse en contacto con la solución (mezcla de soluciones

concentrada y semiconcentrada) será absorbido. El calor que se genera se evacúa mediante

una corriente de agua (cooling wáter) que es la misma que posteriormente pasa por el

condensador.

Como en la máquina de simple efecto, los intercambiadores tienen como función la de

aumentar el aprovechamiento energético y ponen en contacto dos corrientes con diferentes

temperatura para precalentarlos o preenfriarlos.

Esta tipología se conoce como de flujo en serie, porque la solución va del absorbedor al

generador de baja y después al de alta, es decir el flujo sigue un circuito en serie. La tipología

que se ha explicado no es la única que existe para máquinas de doble efecto. Existen dos

tipoligías principales, flujo en paralelo y flujo en serie.

La elección del modo de distribuir la disolución que circula desde el absorbedor hacia los

generadores es una de las decisiones más importantes que hay que tomar al diseñar una

máquina de absorción de doble efecto. A continuación se explicará cada uno de los diferentes

tipos:

Flujo en paralelo

En este tipo de configuración la disolución procedente del absorbedor se divide en dos

corrientes. Una corriente se dirige hacia el generador de alta temperatura y la otra corriente se



dirige al de baja, de esta forma se alimentan los dos generadores de forma independiente. El

esquema de la instalación se puede apreciar en la figura 2.41.

De forma general, las máquinas de doble efecto con distribución de flujo en paralelo tienen un

COP mayor que las de flujo en serie. Los principales beneficios que se consiguen con esta

distribución son que se mejora el proceso de separación del vapor refrigerante ya que se

disminuye las caídas de presión utilizando este tipo de flujo. El lado negativo es que se

necesitan mayores sistemas de control y la instalación es un poco más complicada.

Figura 2.41. Esquema de máquina de absorción de doble efecto con flujo en paralelo.

Flujo en serie

En la configuración en serie todo el caudal de la solución es conducido primero a un generador

y después al otro de manera consecutiva. Dependiendo de la máquina, el primer generador

puede ser el generador de alta temperatura o por el contrario el generador de baja.

La máquina explicada en la figura 2.40 era una máquina de absorción de flujo en serie en el que

el primer generador al que se envía la solución que sale del absorbedor es el generador de baja.

En determinada bibliografía a esta distribución (primero generador de baja y después de alta)

se le denomina de flujo inverso y la principal diferencia frente a la de flujo en serie es la

existencia de dos bombas, una desde el absorbedor al generador de baja y otra desde el

generador de baja al de alta.

En la figura 2.42 se muestra un esquema de una instalación en la que en primer lugar la

solución es enviada al generador de alta y la solución que se obtiene en éste se envía al

generador de baja.



Figura 2.42. Esquema de máquina de absorción de doble efecto con flujo en serie.

Máquinas de absorción con ciclo de triple efecto

El ciclo de triple efecto, como su propio nombre indica, añade un ciclo más a de doble efecto,

es decir se añade un nuevo generador.

Los ciclos de triple efecto se han estado desarrollando hasta hace poco y aunque su COP puede

llegar hasta valores de 1,8 no se le va a dar demasiada importancia en este proyecto porque

necesitan temperaturas de regeneración de 200°C o más. Actualmente es muy complicado

alcanzar esta temperatura con sistemas solares de captación que puedan implantarse en

edificios y por lo tanto no se conocen aplicaciones reales de refrigeración solar con máquinas

de absorción de triple efecto.

Como se aprecia en la figura 2.43 la idea de funcionamiento es la misma que para el doble

efecto, el vapor refrigerante producido en el generador de alta se condensará y el calor

obtenido se utilizará para obtener vapor refrigerante en el generador de media. De igual forma

ocurre para producir vapor refrigerante en el generador de baja.



Figura 2.43. Esquema del ciclo de absorción de triple efecto.

El refrigerante de los tres condensadores en dirigido al evaporador y posteriormente al

absorbedor. Al igual que en las máquinas de menos efectos, en la de triple efecto también

existen distintas configuraciones posibles.

Análisis de la refrigeración solar en los distintos tipos de máquinas de absorción

En este apartado se analizará el uso de la energía solar como motor de la refrigeración por

absorción. Hemos destacado tres tipos máquinas principales, cada una con sus características.

Para ver si pueden ser utilizadas mediante refrigeración solar, el parámetro que hay que

analizar es la temperatura de generación. Es decir, la temperatura que el fluido portador (agua

o vapor normalmente) tiene que alcanzar al pasar por el captador solar.

Como se ha comentado en el apartado anterior, los sistemas de absorción de triple efecto

necesitan temperaturas demasiado altas para que sea factible la utilización de sistemas solares

a día de hoy. Debido a eso no las incluiremos en nuestro análisis.

En la tabla 2.6 se puede ver un resumen de los parámetros más importantes de las máquinas de

simple y doble efecto:



Simple efecto Doble efecto Doble efecto

Medio Agua caliente Agua

sobrecalentadaVapor

Temperatura generador (°C)

75‐95 120‐170 120‐170

T de imp. – ret. fluido (°C)

6 ‐ 12 4,5 ‐ 15 6 ‐ 12

COP 0,6 ‐ 0,8 1,1 ‐ 1,4 1,1 ‐ 1,45

Tabla 2.6. Comparativas de máquinas de absorción accionadas por energía solar.

Para accionar los sistemas de doble efecto son necesarios sistemas de captación de alta

eficiencia y de mayor precio, sin embargo para las máquinas de simple efecto pueden servir la

gran mayoría de captadores. Como parte negativa, las máquinas de simple efecto tienen un

COP mucho menor, cerca de la mitad que el de las máquinas de doble efecto. La figura 2.44 es

una gráfica en la que se aprecia de manera muy relevante la relación entre la temperatura y el

COP en las máquinas de absorción.

Figura 2.44. Comparación de las máquinas de absorción según COP y temperatura de

activación. (Fuente: (Henning, Wiemken, 2006)).



Como se ha mencionado, la principal ventaja del ciclo de doble efecto es que puede doblar los

valores de COP del ciclo de simple efecto. Como se muestra en la Figura 2.44, estos sistemas

requieren temperaturas por encima de los 140ºC, pero su COP alcanza valores de 1,0‐1,2.

Aunque estos sistemas no puedan ser accionados por los colectores comunes, puede llegar a

ser una opción interesante combinándolos con colectores cilindro‐parabólicos o en

determinados casos con colectores de tubo de vacío de alta eficiencia. Su aplicación conjunta

ofrece una oportunidad para superar la barrera de la eficiencia de los sistemas de refrigeración

existentes, basados en máquinas de simple efecto con colectores planos o de vacío. Sin

embargo, hay que destacar la necesidad de mantener la temperatura de trabajo elevada, para

evitar una disminución brusca del COP. Esta consideración influirá sobre el diseño del sistema

solar en lo referente a las presiones de trabajo, vaso de expansión, así como del diseño de los

sistemas de control y del sistema de combustión auxiliar por si no se puede mantener la

temperatura solo con la energía solar.


Ventajas:

‐ Utilizan refrigerantes naturales y no perjudiciales para el ambiente.

‐ Tecnología madura. Fiabilidad y flexibilidad en el funcionamiento.

‐ Máquinas silenciosas. Únicas partes móviles las bombas.

‐ Los COP son elevados comparados con las otras tecnologías de refrigeración solar.

‐ Flexibilidad en la alimentación de la energía de activación: agua caliente, vapor o llama

directa.

‐ Gran disponibilidad de potencias en el mercado.

‐ Necesitan menor mantenimiento que otras tecnologías aunque mas especializado.

Desventajas:

‐ Tanto para sistemas de simple efecto como de doble efecto las temperaturas necesarias en

el generador son más elevadas que en las otras tecnologías de frio solar.

‐ Elevado coste inicial del sistema.

‐ Necesidad de torre de refrigeración en la mayoría de las instalaciones actuales (recientes

instalaciones condensadas por aire).

‐ Necesidad de presiones muy bajas en muchos puntos del sistema, por lo que es necesario

buena calidad de materiales y fabricación.

c) Situación de la refrigeración por absorción en la actualidad

Como ya se ha mencionado en este apartado, las máquinas de absorción son el sistema de

refrigeración solar más extendido a nivel mundial. Esto es debido principalmente a las ventajas

que tienen estos sistemas con respecto a los otros sistemas de frío solar, como un mayor COP y

un muy buen comportamiento con las instalaciones solares sobre todo de los sistemas de



simple efecto. Aproximadamente el 80% de los sistemas de refrigeración solar instalados en el

mundo son de absorción, como se puede apreciar en la figura 2.45, y de estos la gran mayoría

son sistemas de absorción de simple efecto. Los sistemas de simple efecto no tienen tan buen

rendimiento como los de doble efecto, sin embargo funcionan muy bien y holgadamente con

casi todos los tipos de captadores.

Figura 2.45. Porcentaje de uso se las diferentes tecnologías de refrigeración solar. (Fuente:

Allouhi, A. et al. (2014)).

La mayoría de las instalaciones que se diseñan y se llevan a cabo son instalaciones de gran

tamaño, en edificios del tipo de hospitales, residencias, colegíos, oficinas o centros comerciales.

Pero gracias a la aparición máquinas de absorción de pequeña potencia de la mano de la

empresa ROTARTICA, ideales para pequeñas instalaciones (4,5 kW), se produjo la aparición de

instalaciones en casas unifamiliares o pequeños edificios en algunas zonas de Italia, Alemania y

sobre todo en España (ROTARTICA es una empresa Española).Este gran aumento de pequeñas

instalaciones, que como se acaba de mencionar solo se dio en unos pocos países, puede

visualizarse muy bien en la figura 2.46.

Aun así, la pequeña escala en este tipo de instalaciones aún no tiene la importancia que si tiene

la media y gran potencia (hasta 10.000 kW). Numerosas compañías fabrican y diseñan

máquinas de absorción de media y gran escala mientras que solo un reducido grupo de

compañías fabrican máquinas de pequeña potencia.



Figura 2.46. Distribución de los sistemas de enfriamiento solar de pequeña y gran potencia

(Fuente: Allouhi, A. et al. (2014)).

Una de los principales problemas a los que se enfrenta esta tecnología es su desconocimiento,

tanto por las personas ajenas a la climatización como por técnicos de climatización que

desconocen el funcionamiento y los equipos que componen estas instalaciones. Es decir, es

difícil encontrar técnicos que dominen y conozcan la tecnología y por eso muchos

consumidores optan por la instalación de un equipo de climatización tradicional. Por supuesto,

el alto coste inicial de la absorción (ocurre lo mismo con las otras tecnologías solares, siendo la

absorción la más viable económicamente) es también fundamental para decantarse por esta

tecnología o no.

Por lo tanto, para que la absorción siga incrementándose y pueda algún día ser capaz de

remplazar a la climatización por compresión mecánica debe, en primer lugar reducir los costes

iniciales para ser así una inversión más atractiva. Y además darse a conocer entre técnicos y

especialistas, mediante congresos y cursos, para terminar calando en la sociedad y convertirse

en una alternativa real.

En este apartado no se hablará de fabricantes ni instalaciones reales de absorción ya que ese

punto se tratará en los capítulos 3 y 4.

2.3.5. Sistema de refrigeración por adsorción

a) Descripción

La adsorción es el fenómeno que puede ser físico o químico por el cual un gas es fijado en un

sólido, el proceso es reversible por lo que hay adsorción y desorción. El sólido que adsorbe es el

adsorbente y el material gaseoso adsorbido en la superficie es el adsorbato, que en los sistemas

de refrigeración por adsorción funcionará como refrigerante. El proceso de adsorción es un



proceso exotérmico y por lo tanto el calor generado debe ser evacuado para mantener la

temperatura. Por el contrario la desorción es un proceso endotérmico, al que hay que

suministrarle una energía térmica.

La acumulación de gas por unidad de área del adsorbente es pequeña, por lo que se necesitan

adsorbentes muy porosos con áreas internas muy grandes por unidad de volumen. El nivel de

actividad de la adsorción depende principalmente de la concentración de la sustancia en el

agua, la temperatura y la polaridad de la sustancia. Una sustancia polar, es decir soluble en

agua, no puede ser adsorbida por el adsorbente y por eso se utilizan sustancias no polares para

estos sistemas.

Ya se ha mencionado que la adsorción puede ser tanto un proceso químico como físico, a

continuación se explicará brevemente cada uno de ellos:

Adsorción química

La adsorción química también es conocida como quimisorción y se produce cuando las

moléculas adsorbidas reaccionan químicamente con la superficie del adsorbedor, es decir se

forman y se rompen enlaces. Esta reacción solo se produce en una monocapa de la superficie.

Al formarse nuevos enlaces, la unió química es más fuerte y por ello más difícil de revertir por

lo que requiere más energía para separar las moléculas adsorbidas que en la adsorción física.

Esto es un gran inconveniente de este tipo de adsorción ya que se requieren mayores

temperaturas en los captadores solares y todo lo que ello implica.

Adsorción física

En la adsorción física o fisisorción no se producen nuevos enlaces y el adsorbato y la superficie

del adsorbente solo interactúan por las fuerzas de Van der Waals. Las moléculas adsorbidas

físicamente están ligadas débilmente a la superficie y por ello la energía para la desorción es

baja.

Un punto clave también es la dependencia de la adsorción con la temperatura. Para que el

proceso de adsorción sea óptimo, la temperatura de adsorción debe de ser baja.

Los adsorbentes que más se utilizan en este tipo de adsorción son la zeolita, el gel de sílice, el

carbón activo y la alúmina. La estructura de estos materiales es altamente porosa, como se

muestra en la figura 2.47, y la relación superficie/volumen es del orden de cien. Otra diferencia

con entre la adsorción física y la química es que la adsorción física puede ir desde unas pocas

moléculas de espesor a espesores mayores ya que las fuerzas de Van der Waals pueden

extenderse entre capas de moléculas.



Figura 2.47. Ejemplo de estructuras de una Zeolita.

De todos los adsorbentes que se pueden utilizar en esta aplicación, la zeolita, el gel de sílice, el

carbón activo y la alúmina, actualmente el más utilizado con diferencia es el gel de sílice,

seguido del carbón activo y zeolitas.

Máquinas de adsorción con ciclo de simple efecto

Una vez explicado los principios de la adsorción y los adsorbentes más utilizados se va a

describir el ciclo y el funcionamiento de la máquina de adsorción.

El ciclo de refrigeración por adsorción es similar al ciclo de refrigeración convencional pero el

compresor mecánico del ciclo convencional se sustituye por una compresión térmica que se

realiza mediante procesos de adsorción y desorción, es un proceso análogo al que se da en la

refrigeración por absorción.

La máquina de adsorción necesita de un aporte térmico para que pueda completarse el ciclo. Es

el proceso de la desorción, separar el adsorbente y el adsorbato, el que necesita de un aporte

térmico. La temperatura que se necesita para que se dé la desorción está entre los 60 y 90 °C.

Esta temperatura, que no es muy alta puede conseguirse mediante energía convencional

(caldera), un efluente térmico o, como es nuestro caso, mediante energía solar. La mayoría de

los captadores solares del mercado pueden conseguir las temperaturas requeridas, por lo tanto

combinar la energía solar y el proceso de adsorción para producir frío es una opción muy

interesante.

Cuando la energía solar no es suficiente para obtener la temperatura deseada se hace uso de

un aporte auxiliar de energía, como pasa siempre en estos tipos de sistema cuando se

combinan con energía solar.

Las máquinas de adsorción que existen en el mercado abarcan una amplia gama de potencias,

desde una instalación pequeña hasta instalaciones mayores. El intervalo de potencias que

puede tener una máquina de adsorción es desde los 50 kW hasta los 500 kW. El intervalo es

bastante menor que el que tienen las máquinas de adsorción, pero aun así casi cualquier

instalación de refrigeración puede realizarse con máquinas de adsorción y si la potencia

necesaria es mayor, pueden instalarse más de una máquina.



La máquina que va a ser descrita será la que utiliza como adsorbente el gel de sílice y como

adsorbato (refrigerante) el agua. Este par de trabajo es el más utilizado en las máquinas

comerciales debido al buen funcionamiento del gel de sílice y las características positivas que

tiene el agua como refrigerante (bajo coste, no tóxico, abundante, etc. ).

En la figura 2.48 se representa el esquema de una máquina de adsorción, en este caso de

cuatro compartimentos, con las distintas partes que la componen: un evaporador, dos cámaras

de adsorción (es donde se da lugar los procesos de adsorción y desorción) y un condensador en

la parte superior. El evaporador y el compresor cumplen las mismas funciones que en las otras

máquinas de refrigeración y están conectados por la válvula de expansión, mientras que las dos

cámaras existentes funcionaran intermitentemente como cámara de adsorción y desorción.

Figura 2.48. Esquema de una enfriadora de adsorción.

El esquema de la figura 2.48 representa la máquina de adsorción en una determinada etapa del

ciclo. Una característica importante en las máquinas de adsorción es que el ciclo no se da

instantáneamente ni de forma automática, el ciclo necesita de unos minutos para completar las

distintas etapas que lo componen. El funcionamiento de la máquina de adsorción consta de

cuatro pasos que vienen representados en la figura 2.49 y explicados a continuación.

‐ En la etapa 1, representada en la figura 2.49, el evaporador evapora el fluido refrigerante

(agua) que se encuentra a baja presión aportando el frío del sistema. La válvula que une el

evaporador con la cámara en la que se está dando la adsorción (cámara 1) mientras que la

que une esta cámara con el condensador está cerrada. De esta forma, el agua evaporada en

el evaporador entra en la cámara 1 y es adsorbido por el adsorbente que se va saturando.

Como es un proceso exotérmico, y es necesario temperaturas bajas para favorecer la

adsorción, el calor es evacuado por el agua de torre. Mientras, en la cámara 2 se está dando

el proceso contrario. Se produce la desorción en el adsorbente que se encuentra saturado



de vapor de agua gracias la energía térmica que se le aporta a través del agua caliente

(calentada en los captadores solares) que circula por el intercambiador de la cámara 2. La

válvula que conecta la cámara 2 con el evaporador está cerrada y la que conecta con el

condensador está abierta y por lo tanto el vapor de agua que se produce de la desorción es

enviado al condensador. El agua condensada en el condensador es enviada al evaporador a

través de la válvula de expansión.

Figura 2.49. Etapas en una máquina de adsorción de simple efecto.

‐ Una vez que el adsorbente de la cámara 1 está saturado y el de la cámara 2 está seco, la

máquina invierte las funciones de ambas cámaras. Para ello cierra las válvulas que conectan

ambas cámaras con el evaporador y el condensador y se abre la válvula que las conecta

para igualar presiones. A continuación se hace pasar el agua caliente de la cámara de

desorción (cámara 2) a través de la cámara 1 para transferirle el calor necesario para

calentar la cámara. Análogamente se hace lo mismo en la cámara 2 para enfriar la cámara.

Este proceso de inversión se completa cuando la cámara 1 ha alcanzado la temperatura y

presión necesaria para darse la desorción y la cámara 2 se ha enfriado lo suficiente para

poder adsorber el refrigerante.



‐ El siguiente paso, etapa 2 en la figura 2.49, se realiza el mismo proceso que se explica en la

etapa 1 pero intercambiando el funcionamiento de ambas cámaras.

‐ Por último, es necesario una nueva inversión del funcionamiento para llegar de nuevo a la

etapa 1 y poder comenzar el ciclo desde el principio.

Las máquinas de adsorción que funcionan con gel de sílice y agua necesitan que el agua que

calienta la cámara de desorción esté cerca de los 90°C para que el rendimiento sea máximo

aunque pueden funcionar con temperaturas menores. El COP de una máquina de adsorción de

simple efecto es de 0,5 ‐ 0,7. Este rendimiento es menor que las máquinas de absorción de

simple efecto y es por ello que las máquinas de adsorción son mucho menos utilizadas.

Las máquinas comerciales están provistas de una serie de sensores y automatismos que hacen

que la máquina invierta el funcionamiento cuando sea necesario y que funcione de manera

automática.

Otras configuraciones de máquinas de adsorción

La máquina que se ha descrito es la máquina de adsorción más simple, pero también el tipo de

máquina más utilizada en la refrigeración solar por adsorción gracias a que la temperatura de

accionamiento es relativamente baja. Pero no es el único tipo de máquina existente. Depende

de la constitución de la máquina y, añadiendo cámaras evaporadores y condensadores al

esquema de la máquina de simple efecto, pueden conseguirse nuevas configuraciones con

mejores características.

Una configuración conocida y que mejora significativamente el rendimiento se consigue

añadiendo 3 o más cámaras adsorbentes, además de varios evaporadores. En la figura 2.50 se

encuentra el esquema de una configuración que tiene 3 cámaras de adsorción además de dos

evaporadores con distinto niveles de presión con lo que se consigue un aumento del

rendimiento con respecto de la máquina de simple efecto.

El agua a enfriar, entra primero al evaporador de alta presión, donde alcanza una determinada

temperatura, a continuación pasa por el de baja donde se consigue la temperatura objetivo.

Este enfriamiento en dos fases permite un mayor enfriamiento del agua, que puede llegar

incluso a los 10°C a diferencia de los 6°C que se alcanza en la configuración normal. Como se

consigue reducir más la temperatura, el caudal de agua puede ser menor y con ello la bomba

también puede ser de menor potencia. Pero, por otro lado, esta máquina de adsorción tiene un

coste bastante mayor que la de simple efecto, debido a que tiene muchos más componentes y

la instalación es más complicada.



Figura 2.50. Esquema de una máquina de adsorción con 2 evaporadores y 3 cámaras de

adsorción.

Como ya se ha dicho, puede haber numerosas variantes y modelos con distintas

configuraciones. Un modelo que ha sido bastante desarrollado y que posee una mayor potencia

y rendimiento es modelo de doble efecto o máquina de doble efecto. Consiste en 4 cámaras de

adsorción y lo que se pretende es que en un mismo momento se dé el proceso de adsorción en

dos niveles distintos de presión, de igual manera que la desorción. Con esto se consigue

aprovechar mejor la energía calorífica, utilizándola en dos procesos antes de ser desechada.

Con esto se consigue que el rendimiento sea mayor. Esta tecnología aún no está muy

extendida, es algo novedosa y no es tan fiable como los sistemas de absorción de doble efecto.

Las máquinas de adsorción de doble efecto pueden alcanzar un COP de 1,2 a diferencia del 0,6

de las de simple efecto. Las temperaturas que se demandan son del entorno de los 160°C. Estos

sistemas apenas existen en el mercado y mucho menos unidos a un sistema de captación solar.

Necesitan temperaturas muy altas y antes de instalar una tecnología que no está

suficientemente extendida, se opta por instalar una de absorción de doble efecto, que es una

tecnología más madura y tiene unos parámetros tanto de rendimiento como de temperaturas

de activaciones incluso mejores.


Ventajas



‐ Las temperaturas necesarias para la desorción en las máquinas de simple efecto están entre

60 y 90 °C por lo que se pueden utilizar incluso captadores de placa plana.

‐ El consumo eléctrico es muy pequeño, ya que incluso se eliminan las bombas para la

solución interna. Por lo que apenas tiene componentes que demanden energía eléctrica.

‐ El COP no es tan dependiente con la temperatura del agua del generador (captadores

solares) o del agua de refrigeración como en los sistemas de absorción.

‐ Son máquinas que son simples mecánicamente, sin apenas piezas móviles y sin problemas

de cristalización. Por todo esto son máquinas bastante robustas.

Desventajas

‐ Requiere grandes vacíos en las cámaras de adsorción.

‐ El COP es menor que el de las máquinas de absorción.

‐ Como es una tecnología que aún no ha tenido mucha cabida en el mercado, el precio de

ésta es bastante elevado.

‐ Tienen un volumen y peso elevados, por lo que son necesarias grandes espacios para su

instalación.

c) Situación de la refrigeración por absorción en la actualidad

Las máquinas de adsorción que funcionan con energía solar son una tecnología existente en el

mercado, pero no muy habitual incluso entre las tecnologías de frio solar. Como se puede ver

en la gráfica de la figura 2.45, sólo un 11% de las instalaciones de refrigeración solar que

existen son de adsorción. Las causas de que el porcentaje de utilización de las instalaciones de

adsorción sea tan pequeño en comparación con el de absorción se analizan a continuación.

El COP de las máquinas de adsorción es menor que el de las máquinas de absorción que

funcionan entre unas temperaturas de generación y unas potencias similares. Como también

ocurre en los sistemas de desecante, la sorción con materiales líquidos es más efectiva que con

materiales sólidos, ya sea en ruedas desecantes o en cámaras de adsorción. En la figura 2.51

hay una gráfica en la que se muestra la variación del COP con respecto de la temperatura del

agua caliente teniendo en cuenta también la temperatura a la que le llega el agua enfriada (de

torre) y diferenciando entre adsorción y absorción de simple efecto.

En primer lugar, aunque las máquinas de absorción necesitan una temperatura mayor para

funcionar y tengan una variación del COP más fuerte con la temperatura, si la temperatura del

agua caliente es superior a los 80°C el COP de la máquina de absorción será mayor que el de la

máquina de adsorción (en el caso de que la temperatura del agua enfriada sea 28°C). 80°C es

una temperatura que fácilmente puede alcanzarse con captadores solares. Si la temperatura de

agua de torre fuese mayor, la temperatura en la que el COP de la absorción supera al de

adsorción también aumentaría. De la figura 2.51 también se puede destacar que, si la

temperatura del agua caliente es suficientemente alta, el rendimiento de la máquina de



absorción es bastante más elevado que el de adsorción independientemente de la temperatura

del agua de torre.

Figura 2.51. Comparación de los rendimientos de las máquinas de adsorción y absorción.

(Fuente: SAHC).

Otro de los hándicaps de la tecnología de adsorción es su precio, superior a las máquinas de

absorción. Existen numerosos fabricantes de máquinas de absorción mientras que los

fabricantes de adsorción son bastante reducidos, esta es la principal causa por la que se da esta

diferencia de precios. Según Ghafoor, A. (2014) el precio medio por kW de un sistema de

absorción está entre 1500 – 2000 €/kW y sin embargo el precio medio de un sistema de

adsorción es 2000 – 2500 €/kW. Este precio incluye tanto la compra y la instalación de la

máquina de adsorción/absorción como la del sistema de captación. La diferencia puede llegar

hasta los 1000 €/kW, lo que equivale a una cantidad importante de euros en cualquier

instalación que se diseñe, ya sea de pequeño gran tamaño.

Por todo esto, la adsorción tiene aún que recorrer un largo camino para intentar ser más

competitiva. La principal ruta de mejora debe de ser la reducción del coste del equipo (lo

mismo que ocurre en el resto de tecnologías de frío solar). Además, se necesita mejorar los

materiales adsorbentes, su precio y adsorción para así aumentar el rendimiento de estos

equipos.

En este apartado no se hablará de fabricantes ni instalaciones reales de adsorción ya que ese

punto se tratará en los capítulos 3 y 4.



Capítulo 3: FABRICANTES

3.1. Introducción

En este capítulo se tratará de dar una visión global del mercado de la refrigeración solar,

centrándose en las máquinas de absorción y de adsorción. Se hablará de los fabricantes

existentes en la actualidad, los modelos existentes más característicos de cada uno de los

fabricantes y sus principales parámetros técnicos.

3.1.1. Mercado de las máquinas de absorción

El mercado de las máquinas absorción es bastante amplio, existiendo muchos fabricantes de

distintos países y con gama de productos muy diferentes. Los principales fabricantes de

máquinas de refrigeración por absorción son: Carrier, Rotártica, York, Yazaki, Broad,

ClimateWell, Thermax.



Carrier y York son empresas estadounidenses aunque funcionan y operan en casi todo el

mundo. Las gamas de productos de las dos compañías se caracterizan por ser de media y alta

potencia, siendo las máquinas más pequeñas que comercializan de 250 kW de refrigeración.

Rotártica y ClimateWell son europeas más concretamente española y sueca respectivamente. A

diferencia de los fabricantes anteriores estas compañías se centran en proporcionar máquinas

de baja potencia, siendo la potencia menor a 30 kW y siendo ideales para viviendas familiares o

pequeñas aplicaciones. EAW es un fabricante alemán y a diferencia de las dos compañías

anteriores fabrica no solo máquinas de absorción de pequeña potencia sino también máquinas

de media potencia de hasta 200 kW. A pesar de que un gran porcentaje de máquinas de

absorción de pequeña escala han sido fabricadas por Rotártica, sobre todo en los años 2007 y

2008, ésta entró en quiebra y dejo de existir en el año 2010.

Broad, Yazaki y Thermax son fabricantes asiáticos, Broad es una compañía china, Yazaki

japonesa y Thermax india. La gama de potencias ofertadas por Broad es una de las más amplias.

Yazaki y Thermax centran sus gamas de productos en la pequeña y media potencia.

En la figura 3.1 pueden verse los rangos de potencias de cada uno de los fabricantes que se han

mencionado. En el gráfico aparecen también algunas empresas que no han sido mencionadas

debido a que su producción se basa en aplicaciones de congelación, con temperaturas menores

de 0°C utilizando Amoniaco/agua, como son Pink, Robur y Ago.

Figura 3.1. Orden de magnitud de capacidades de enfriadoras de absorción (no exhaustiva).

(Fuente: SOLAIR).



Una vez que se han mencionado los fabricantes más importantes hay que clasificar las

máquinas de absorción en función del sistema de condensación:

‐ Condensadas por agua: el fluido que provoca la condensación del refrigerante es agua.

Llevan asociadas la instalación de una torre de refrigeración.

‐ Condensadas por aire: el fluido que hace efectiva la condensación del refrigerante es

aire. No requieren de torre de refrigeración.

Las máquinas condensadas por aire apenas están en el mercado, y siguen en proceso de

investigación y experimentación con prototipos en la mayoría de los casos. Aunque, como se

explicará más adelante, algunas compañías si han sacado al mercado máquinas de pequeña

potencia condensadas por aire como son Yazaki, Rotática y Robur (empresa italiana que trabaja

con amoniaco/agua).

3.1.2. Mercado de las máquinas de adsorción

A diferencia de la absorción, el mercado de las máquinas de adsorción no es tan amplio. Existen

principalmente 4 fabricantes de máquinas de adsorción que tienen su origen en dos focos

principales Japón y Alemania. Las compañías son: Mycom‐Mayekawa, Nishiyodo, Invensor y

SorTech.

Mycom‐Mayekawa es una empresa japonesa que tiene una amplia gama de productos como

compresores, bombas de calor, cortinas de aire y equipos de climatización. Entre los equipos

de climatización encontramos enfriadoras de adsorción que van desde 105 kW hasta 400 kW.

Nishiyodo es otra compañía japonesa que también produce máquinas de adsorción con una

gama de potencias parecida a las de Mycom.

Las dos compañías restantes, Inversor y SorTech, son fabricantes alemanes. A diferencia de las

compañías japonesas antes mencionadas, la gama de potencias de Invensor y SorTech es más

reducida y está focalizada a la pequeña escala con potencias menores a los 20 kW.

En el diagrama de la figura 3.2 están las gamas de potencias de los fabricantes más importantes

de enfriadoras de adsorción. Hay que tener en cuenta que aunque SorTech e Invensor cuenten

con máquinas de reducida potencia, mediante la conexión de varias de ellas pueden alcanzarse

potencias mayores.



Figura 3.2. Orden de magnitud de capacidades de enfriadoras de adsorción (no exhaustiva).

(Fuente: SOLAIR).

En las enfriadoras de adsorción no es necesario hacer una clasificación entre condensadas por

aire y por agua ya que todas las máquinas del mercado están condensadas por agua.

3.2. Fabricantes de enfriadoras de absorción

3.2.1. Carrier

a) Información general

Carrier es una compañía líder a nivel mundial en el sector de la climatización, fundada en 1915

por Willis Haviland Carrier, y que actualmente forma parte del grupo United Tecnologies

Corporation (UTC), que engloba empresas líderes en diversos sectores de la industria.

Carrier comercializa todo tipo de equipos de climatización, desde equipos de climatización para

el sector residencial como para distintos sectores de la industria. En cuanto a su gama de

enfriadores de absorción, todos ellos son producidos por Sanyo. Además toda esta gama

trabaja con la mezcla Bromuro de Litio‐agua y son condensados por agua.

b) Gama de enfriadoras por absorción

Carrier comercializa tres clases distintas de enfriadora de absorción, en cada una de estas

clases existen diferentes tamaños. La gama 16DJ son enfriadoras de absorción de doble efecto

y accionadas por llama directa. La serie 16LJ por el contrario son enfriadoras de absorción de

simple efecto y son accionadas por agua caliente. Por último, las máquinas de la serie 16TJ son

enfriadoras de simple efecto accionadas por vapor.



Serie 16DJ

La serie 16DJ son enfriadoras de absorción que utilizan un ciclo de doble efecto y son

accionadas por llama directa. Por lo tanto estas máquinas no pueden ser utilizadas como

refrigeración solar ni funcionar utilizando calor residual de un proceso.

La serie está compuesta por máquinas de 23 tamaños diferentes, cuyo rango de potencia

frigorífica va desde 352 hasta 5724 kW. El COP de los equipos de esta serie, según condiciones

ARI 560 es 1,1.

Figura 3.3. Máquina de absorción de la serie 16DJ de Carrier.

Serie 16LJ

La serie 16LJ está compuesta por enfriadoras de absorción de simple efecto accionadas por

agua caliente. Las máquinas de esta serie son las ideales para ser utilizadas en aplicaciones de

refrigeración solar.

Existe una gama de 15 tamaños dentro de esta serie, cuyo rango de potencias frigoríficas varía

desde 264 hasta 1846 kW. El COP de los equipos de esta serie es de 0,7. Al ser máquinas de

simple efecto, es de esperar que el COP sea bastante inferior al de la gama anterior.

Figura 3.4. Máquina de absorción de la serie 16LJ de Carrier.



A continuación, en la tabla 3.1 se incluye la tabla de datos técnicos de la serie 16LJ extraída del

catálogo.

Tabla 3.1. Especificaciones y datos técnicos de la serie 16LJ de Carrier.

Serie 16TJ

La serie 16DJ son enfriadoras de absorción que utilizan un ciclo de simple efecto y son

accionadas por vapor de agua. Por lo tanto estas máquinas pueden ser utilizadas en

aplicaciones de refrigeración solar siempre y cuando se obtenga vapor de agua de los

captadores solares.

La serie está compuesta por máquinas de 15 tamaños diferentes, cuyo rango de potencia

frigorífica va desde 352 hasta 2461 kW. El COP de los equipos de esta serie, según condiciones

ARI 560 es 0,7.



Figura 3.5. Máquina de absorción de la serie 16TJ de Carrier.

A continuación, en la tabla 3.2 se incluye la tabla de datos técnicos de la serie 16TJ extraída del

catálogo.

Tabla 3.2. . Especificaciones y datos técnicos de la serie 16TJ de Carrier.



3.2.2. York


York fue una compañía dedicada a la climatización en los sectores residencial, terciario e

industrial. York fue absorbida por la multinacional americana Jonhson Controls en Diciembre de

2005 aunque aún mantiene su nombre como York by Johnson Controls. Johnson Controls

ofrece una gran variedad de productos que abarcan la automoción, la eficiencia energética en

edificios, baterías, etc.

Todos las enfriadoras por absorción fabricadas por York utilizan el par de trabajo Bromuro de

Litio‐agua y condensan por agua, por lo que al igual que ocurría con las máquinas de Carrier

necesitan una torre de refrigeración.


York comercializa dos series distintas de enfriadoras de absorción. La serie YPC son enfriadoras

de absorción de doble efecto y pueden ser accionadas por llama directa o por una corriente de

vapor. La serie YIA son enfriadoras de absorción de simple efecto que se accionan por una

corriente de agua caliente o vapor.

Serie YPC

Los equipos de la serie YPC son equipos que se caracterizan por ser enfriadoras de absorción de

doble efecto. La serie de YPC está formada a su vez por dos sub‐series, una que funciona por

llama directa (YPC‐DF) y otra que funciona mediante una corriente de vapor (YPC‐ST).

La sub‐serie YPC‐DF, accionada por llama directa y por lo tanto descartada para ser usada con

energía solar, tiene una gama de potencias que abarca desde 703 hasta 2372 kW. El COP

medido en condiciones nominales de estas máquinas e 1.

La otra sub‐serie, llamada YPC‐ST, está accionada por vapor de agua y por lo tanto sería apta

para el uso combinado con energía solar, siempre y cuando el sistema de captación solar pueda

producir el vapor en las condiciones requeridas por la enfriadora. La gama de potencias es más

reducida que su homóloga y va desde 1050 hasta 2373 kW aunque el rendimiento o COP

medido en condiciones nominales es ligeramente superior, 1,19.



Figura 3.6. Máquina de absorción York de la serie YPC.

Serie YIA

La serie YIA está compuesta por máquinas de absorción de simple efecto. Éstas pueden ser

accionadas por llama directa, agua caliente o vapor, por lo que son aptas para usarlas en

aplicaciones de frío solar.

Los equipos de esta serie abarcan una amplia gama de potencias, bastante mayor que la otra

serie disponible en York. Las potencias de los equipos van desde 420 hasta 4842 kW, existiendo

21 tamaños diferentes, con rendimientos medidos en condiciones normales de

aproximadamente 0,7.

Figura 3.7. Máquina de absorción York de la serie YIA.

3.2.3 ClimateWell




ClimateWell es una compañía sueca fundada en 2001 por Mr. Goran Bolin y Mr. Ray Olsson. La

compañía fue el fruto de la unión de dos empresas, Solsam Sunergy y SunCool. Desde su

fundación, ClimateWell tenía una idea, crear un sistema de climatización económicamente

sostenible y que respetase el medio ambiente.

En el año 2008 la construcción de la planta de producción en Olvega (España) estuvo

terminada y fue cuando Climatewell comenzó con la venta global de sus productos de

refrigeración sostenible. A partir de ese momento la compañía ha seguido creciendo y ha sido

galardonada en numerosas ocasiones.


Las máquinas de absorción comercializadas por ClimateWell difieren bastantes de las máquinas

de absorción estándar. A continuación se desarrollarán las principales características de estas

máquinas llamadas ClimateWell 10.

ClimateWell 10

ClimateWell 10 es una máquina de absorción modular que se distingue de las máquinas

estándar de absorción de tipo bromuro de litio básicamente en tres aspectos.

Figura 3.8. Máquina de absorción ClimateWell 10.

Cuenta con un depósito almacén interno en cada uno de los dos acumuladores. De esta forma

la máquina puede almacenar energía química con una gran densidad gracias a las propias sales

de Cloruro de Litio. Esta energía puede ser utilizada por consiguiente tanto para refrigerar

como para calentar. Es importante señalar que lo que se almacena es energía química, y no

energía térmica.



Funciona de manera intermitente con dos acumuladores en paralelo (Barril A y Barril B). Ha

sido diseñado para emplear unas temperaturas relativamente bajas, con lo que está optimizado

para su empleo con colectores térmicos solares.

La enfriadora de absorción de ClimateWell no trabaja con Bromuro de Litio/Agua sino con

Cloruro de Litio/Agua.

ClimateWell 10 puede operar en tres modos diferentes: carga, calefacción y refrigeración. El

modo de carga almacena energía secando una sal (Cloruro de Litio) que puede ser utilizada

posteriormente cuando sea necesario. Gracias a que ClimateWell 10 posee dos sistemas

conectados en paralelo, mientras uno se carga y almacena energía el otro puede producir frío.

El rendimiento de operación o COP en modo de refrigeración es de 0,68 medido en condiciones

normales de funcionamiento.

La máquina ClimateWell 10 tiene una potencia frigorífica de 10 kW en el funcionamiento

normal, es decir un sistema cloruro de Litio/agua cargándose y el otro dando refrigeración. Sin

embargo, si los dos sistemas trabajan en refrigeración la potencia puede llegar a 20 kW. En la

tabla 3.3 viene resumido estos datos.

Modo Capacidad de

almacenamiento

Potencia

Máxima

Capacidad

Frío 60 kWh 10/20 kW

Calor 76 kWh 25 kW

Tabla 3.3. Características de ClimateWell 10. (Fuente: ClimateWell).

La capacidad de almacenamiento que se indica en la tabla 3.3 es la capacidad de

almacenamiento máxima, cuando ambos barriles funcionan como almacén de energía.

Brevemente se describirán los tres diferentes modos de operación de la máquina ClimateWell

10:

En el modo de carga el líquido caliente procedente de la fuente térmica entra en el

intercambiador de calor haciendo entrar en ebullición a la solución LiCl, volviendo el LiCl a su

forma cristalina original. Al mismo tiempo, se evapora el agua y se libera vapor al condensador/

evaporador, donde se condensa en el intercambiador de calor con la temperatura

relativamente inferior.

En el modo de refrigeración El agua retorna del sistema de distribución a una temperatura

superior a la que deja el condensador / evaporador (hemos refrigerado el edificio). Este calor

hace que el agua del evaporador entre en ebullición y el vapor pase al reactor, donde se



condensa, ya que el reactor está más frío en relación. El vapor que se condensa en agua en el

reactor, se diluirá en una solución LiCl. La solución LiCl diluida es bombeada entonces a través

de la cesta filtrante, lugar donde se mezcla con la sal y recupera su saturación. Es necesaria la

saturación para proporcionar continuamente una diferencia de temperatura entre el

condensador/ evaporador y el reactor.

El modo de calefacción no es más que el proceso inverso a la refrigeración. La energía cargada

es extraída en forma de calor mediante la conexión del condensador / evaporador al disipador

de calor y el reactor al sistema de distribución. El agua retorna del sistema de distribución a una

temperatura inferior a la que deja el reactor (hemos calentado el edificio). Esta agua hace que

el agua del condensador / evaporador entre en ebullición y el vapor pase al reactor, donde se

condensa. El vapor que se condensa en agua en el reactor, se diluirá en una solución LiCl. La

solución LiCl diluida es bombeada a través de la cesta filtrante de sal, lugar donde se mezcla

con la sal y recupera su saturación. Es necesaria la saturación para proporcionar una diferencia

continua de temperatura entre el condensador/ evaporador y el reactor.

3.2.4 Yazaki


Yazaki Corporation es una empresa japonesa fundada en 1929. Yazaki es una de los mayores

proveedores de automoción de todo el mundo, y fue nombrada entre las 20 mayores

compañías de automoción por la revista Automotive News en 2010.

Pero Yazaki no solo se centra en el campo de la automoción, y su línea de productos abarca

cables eléctricos, instrumentos medidores, equipos de gas, aire acondicionado y sistemas de

energía solar. Aunque la empresa aún tiene su sede en Japón, cerca de 90% de sus 257.100

trabajadores se encuentran fuera de Japón. De hecho Yazaki se encuentra entre las 100

empresas que reciben el mayor número de patentes de Estados Unidos.

Es a partir de los años 80 cuando Yazaki empezó a trabajar con equipos de absorción. En España

es la empresa Absorsistem S.L. la que se encarga de la distribución de los equipos de Yazaki.

Todos los sistemas que comercializa funcionan con la solución Bromuro de Litio‐Agua y son

condensadas por agua.

b) Gama de productos

Yazaki comercializa dos gamas distintas de máquinas de absorción. La serie WFC S son

enfriadoras de absorción de simple efecto accionadas por agua caliente. La otra serie llamada

CH son enfriadoras de absorción de doble efecto accionadas por llama directa y se divide en

dos sub‐series atendiendo a la potencia. La serie CHK engloba a las máquinas de menos de 350

kW mientras que la serie CH MG engloba a las máquinas de más de 350 kW.

Serie WFC S



Como ya se ha mencionado, la serie S agrupa a las máquinas de absorción de simple efecto que

funcionan gracias a una corriente de agua caliente. La temperatura de alimentación de esta

corriente de agua debe de oscilar entre 70 y 95°. El COP nominal de esta gama de enfriadoras

es de 0,7 y todas son condensadas por agua, por lo que necesitan torre de refrigeración.

Dentro de esta serie hay 5 tamaños distintos y abarcan una potencia que va desde 17,5 kW

hasta 175 kW. Los distintos tamaños de la gama WFC‐S se muestran en la tabla 3.4.

Figura 3.9. Máquina de absorción WFT‐SC20 de Yazaki.

Existen dentro de esta serie de enfriadoras dos sub‐series que se diferencian en que una de

ellas solo puede producir refrigeración (serie WFC‐SC) mientras que la otra también puede

funcionar como bomba de calor (serie WFC‐SH).

Tipo de enfriadora Capacidad de

refrigeración

WFC‐SC5/SH5 17,5 kW





Tabla 3.4. Tamaños de la gama WFC‐SC y WFC‐SH de Yazaki. (Fuente: http://www.yazaki‐

airconditioning.com)

Cada una de las enfriadoras que se mencionan en la tabla 3.5 tiene su propia ficha técnica en la

que se engloban las principales características técnicas. En la tabla 3.4 se incluye la tabla de

especificaciones de la enfriadora WFC‐SC10/SH10.



Tabla 3.5. Tabla de especificaciones técnicas de WTF‐S20. (Fuente: Yazaki).

Serie CH

Las máquinas de la serie CH son equipos de producción de refrigeración por absorción de doble

efecto que son accionados por llama directa mediante la combustión de gas natural. Esta serie

también funciona con una solución de Bromuro de Litio y agua. El COP nominal es 1 y al ser

accionadas por llama directa es imposible utilizarlas en aplicaciones de refrigeración solar.

Como se mencionó antes, esta serie está formada por dos sub‐series en función de su potencia,

la serie CHK y la serie CH MG.

La serie CHK está formada por las máquinas de menos potencia. Engloba a un total de 6

tamaños que van desde 105 hasta 352 kW. La serie CH MG la forman las enfriadoras de más de

350 kW, engloba únicamente 2 tamaños: las máquinas CH MG 150 de 527 kW y las máquinas

CH MG 200 de 703 kW.



A continuación, en la tabla 3.6 se incluye la tabla de datos técnicos de la serie 16TJ extraída del

catálogo.

Tabla 3.6. Tabla de especificaciones técnicas de CH MG150. (Fuente: Yazaki).

3.2.5. Broad


Broad es una compañía de origen chino fundada en 1988 por Zhang Yue. Es una empresa que

se centra en equipos de aire acondicionado centralizados. Broad exporta sus productos a más

de 60 países y es conocida como una de las pocas empresas de fabricación china que ha sido

reconocida por sus políticas verdes y su compromiso con el medio ambiente. En los últimos

años ha comenzado a interesarse por productos de ahorro de energía y construcción de

edificios sostenibles a través de su filial Broad Sustainable Building.

Uno de sus productos estrellas y que viene fabricando desde hace años son los equipos de

refrigeración por absorción. Todos ellos trabajan con la mezcla Bromuro de Litio‐agua y son

condensados por agua por lo que la torre de refrigeración se hace indispensable. En España es

la compañía Frigicoll la que trabaja con los equipos de Broad.




La gama de productos de Broad es muy amplia, existiendo multitud de series distintas. Las

series se organizan, por un lado dependiendo de la fuente de calor con la que puedan ser

accionadas y por otro lado dependiendo si son equipos de simple o de doble efecto. En la tabla

3.7 se clasifican las series de enfriadoras de absorción que comercializa Broad.

Número de

Fuentes de

calor

Fuentes de calor

Modelo

Potencia frigorífica (kW)Simple

efecto

Doble

efecto

1

Llama directa ‐ BZ 233 – 11.630

Vapor BDS BS 233 – 6.978 / 233 –

11.630

Agua Caliente BDH BH 233 – 6.978 / 233 –

11.630

Gases de escape BDE BE 233 – 11.630

2

Llama directa + Gases de

escape ‐ BZE 233 – 11.630

Agua caliente + Gases de

escape ‐ BHE 233 – 11.630

Llama directa + Vapor ‐ BZS 233 – 11.630

Llama directa + Agua

caliente ‐ BZH 233 – 11.630

3 Llama directa + Gases de

escape + Agua caliente ‐ BZHE 233 – 11.630

Tabla 3.7. Clasificación de las máquinas de absorción de Broad.

Para explicar las distintas gamas existentes las clasificaremos según la fuente de calor con la

que se accionan: llama directa, gases de escape, vapor, agua caliente y por último máquinas

mixtas.

Serie BZ

Las máquinas de la serie BZ de Broad son enfriadoras/calentadoras de doble efecto accionadas

por llama directa. Pueden usarse distintos tipos de combustibles como gas natural, biogás y

gasoil. Al ser necesaria la combustión, estas máquinas no son aptas para su uso en aplicaciones

de refrigeración solar.



Figura 3.10. Máquina de absorción de la serie BZ de Broad. (Fuente: Broad).

Un mismo equipo de la gama BZ es capaz de producir agua fría para refrigeración, agua caliente

para refrigeración y agua caliente sanitaria. La serie BZ tienen una gama de 24 tamaños

diferentes cuyos rangos de potencias son: para frío 233 – 11630 kW; para calor 179 – 8967 kW;

para ACS 80 – 1600 kW. El COP nominal para la aplicación de refrigeración es 1,36.

Serie DE y BDE

Las máquinas de la serie BE y BDE son enfriadoras de absorción que funcionan mediante gases

de escape que pueden ser producidos en un sistema de cogeneración, motor o turbina de gas.

La serie BE engloba a máquinas de doble efecto que pueden funcionar también como bomba

de calor mientras que la serie BDE son máquinas de simple efectos que únicamente trabajan

como enfriadoras. Al ser accionadas por gases de combustión no pueden ser utilizadas como


Tanto la serie BE como la BDE tienen una gama de 24 tamaños diferentes, cuyas potencias

oscilan entre 233 y 11630 kW. El COP de las máquinas BE es 1,41 mientras que el de la serie

BDE es 0,79, bastante menor al ser máquinas de absorción de simple efecto.

Serie BH y BDH

Las máquinas de la serie BDH y BH son enfriadoras de absorción accionadas por agua caliente

siendo la serie BH máquinas de doble efecto y la serie BDH de simple efecto. Las máquinas de la

serie BDH demandan agua caliente a una temperatura nominal de 85°C mientras que las de la

serie BH requieren agua sobrecalentada a una temperatura nominal de 170°C. Ambas series

pueden ser utilizadas en aplicaciones de refrigeración solar.

El rango de potencia de ambas series no es el mismo, para la serie BH las potencias pueden

variar de 233 hasta 11630 kW mientras que en la serie BDH las potencias varían de 209 a 6978

kW. Al ser maquinas una serie máquinas de simple efecto y la otra serie de doble efecto

tampoco tienen el mismo COP, la serie BH tiene un COP de 1,41 y la serie BDH de 0,76.



Figura 3.11. Máquina de absorción de la serie BH de Broad. (Fuente: Broad).

Serie BDS y BS

Las máquinas de la serie BDS y BS pertenecientes a Broad son enfriadoras alimentadas por

vapor de agua siendo la serie BDS máquinas de simple efecto y las de la serie BS de doble

efecto. Estas series, aunque están recomendadas para plantas de trigeneración donde se utilice

vapor o procesos donde exista una fuente de vapor residual, al funcionar con vapor de agua

son aptas para la refrigeración solar siempre y cuando el sistema de captación elegido consiga

el vapor de agua a las condiciones necesarias.

La serie BS abarca un rango de potencias que va de 233 kW hasta los 11630 kW y las máquinas

que la componen tienen un COP nominal de 1,41. Sin embargo las máquinas de la serie BDS, de

simple efecto, tienen un rango de potencias de refrigeración de 233 – 6978 kW y un COP

nominal de 0,79.

Figura 3.12. Máquina de absorción de la serie BS de Broad. (Fuente: Broad).



Series Mixtas

Existen series mixtas que necesitan de dos fuentes de energía primaria y también existen series

mixtas que funcionan con tres fuentes de energía. Todos los modelos de series mixtas tienen el

mismo rango de potencias, entre 233 y 11630 kW. Además todas las máquinas de estas series

son enfriadoras de doble efecto.

En primer lugar se describen las series mixtas con dos fuentes de energía:

BZS: Puede funcionar simultáneamente con llama directa y con vapor a 8 bares. Los modelos

estándares admiten hasta el 100% de su capacidad con llama directa y hasta el 100% con vapor.

El COP de esta serie es 1,36 para llama directa y 1,41 con vapor.

BZH: Puede funcionar simultáneamente con llama directa y con agua sobrecalentada a 170°C.

Los modelos estándares admiten hasta el 100% de su capacidad con llama directa y hasta el

100% con agua sobrecalentada. El COP de esta serie es 1,36 para llama directa y 1,41 para agua

sobrecalentada.

BZE: Puede funcionar simultáneamente con llama directa y con gases de escape en torno a

500°C. Los modelos estándares admiten hasta el 100% de su capacidad con llama directa y

hasta el 30% con gases de escape. El COP de esta serie es 1,36 para llama directa y 1,41 para

gases de escape.

BHE: Puede funcionar simultáneamente con gases de escape y con agua caliente a 98°C. Los

modelos estándares admiten hasta el 100% de su capacidad con gases de escape y hasta el 23%

con agua caliente. El COP de esta serie es 1,41.

Solo existe una serie de Broad que pueda funcionar simultáneamente con tres fuentes de

energía primaria, la serie BZHE.

BZHE: Puede funcionar simultáneamente con llama directa con gases de escape a 500°C y con

agua caliente a 98°C. Los modelos estándares admiten hasta el 100% de su capacidad con llama

directa y hasta el 30% con gases de escape y hasta el 23% con agua caliente. El COP de esta

serie es 1,36 para llama directa y 1,41 para agua caliente y gases de escape. El modelo BZHE se

adapta a la aplicación típica de cogeneración con motores, aprovechando directamente los

gases de escape y el agua caliente de refrigeración del bloque motor, con la posibilidad

adicional de utilizar combustible directo con independencia de las otras dos fuentes.

Ninguna de estas series está específicamente desarrollada para aplicaciones de refrigeración

solar, aunque algunas series que trabajan con agua caliente, como la serie BHE, podrían

combinarse con captadores solares para obtener el agua caliente requerida, pero funcionaría

solo al 23% de su potencia, y sería mas conveniente utilizar la serie BH.



3.2.6 Thermax


Thermax es una empresa de ingeniería y medio ambiente de origen indio y con sede en la india

y Gran Bretaña. Fue fundada en 1980 y actualmente ofrece sus productos en más de 70 países.

La empresa fabrica calderas, máquinas de climatización convencionales, enfriadoras de

absorción. Thermax también se encarga del diseño de instalaciones energéticas y ofrece

soluciones para tratamiento de aguas y de residuos.

Todos los equipos de absorción fabricados por Thermax trabajan con el par Bromuro de Litio‐

agua y son condensados por agua, por lo que es necesario el uso de la torre de refrigeración.


Thermax produce una gran diversidad de enfriadoras de agua por absorción y por ello primero

es necesario hacer una clasificación de las distintas series existentes.

Fuentes de

calor

Modelo

Simple

efecto

Doble

efecto

Llama

directa ‐ 2V

Vapor SS 2B

Agua

Caliente LT, 5G

2G

(SH)

Gases de

escape 2D

Tabla 3.8. Clasificación de enfriadoras de absorción fabricadas por Thermax.

Es importante añadir que las máquinas que están diseñadas para ser instaladas junto a un

sistema de captación solar como fuente de energía externa son aquellas que funcionan con

agua caliente, es decir, las series LT, 5G y 2G.

Serie 2V

La serie 2V engloba a las enfriadoras de absorción de doble efecto que funcionan mediante

llama directa procedente de la combustión de gas Natural, LPG, Keroseno o Propano.

El rango de potencias de esta serie abarca desde 175 kW hasta 5450 kW y el COP nominal es

1,43. La enfriadora produce agua fría que entre 1 y 4 grados.



Figura 3.13. Máquina de absorción de la serie 2V de Thermax. (Fuente:

www.thermaxglobal.com).

Series SS

Las máquinas de esta serie son enfriadoras de absorción de simple efecto accionadas mediante

vapor de agua a una presión de hasta 3,5 bares. Esta serie de máquinas a pesar de funcionar

con vapor no están especialmente diseñadas para su uso integrado en la refrigeración solar.

El rango de potencias de refrigeración de esta serie va desde 350 kW hasta 7650 kW. El COP

nominal de esta serie está entre 0,7 y 0,75.

Serie 2B

La serie 2B es la equivalente a la serie SS pero en vez de ser enfriadoras de absorción de simple

efecto son enfriadoras de doble efecto. El vapor de agua que demandan las enfriadoras de esta

serie debe de producirse a una presión entre 3 y 10 bares.

El rango de potencias de esta serie va desde 175 kW hasta 8800 kW y el COP nominal oscila

entre 1,38 y 1,43.

Serie 2D

La serie 2D está compuesta por enfriadoras de absorción de doble efecto activadas por gases

de escape, la temperatura de estos gases debe de estar comprendida entre 275 y 600 °C.





Figura 3.14. Máquina de absorción de la serie 2B de Thermax. (Fuente:


Serie Cogenie LT

Las máquinas de esta serie son enfriadoras de absorción de simple efecto accionadas mediante

agua caliente a una temperatura que puede oscilar entre 75 y 120°C. Esta serie de enfriadoras

son ideales para trabajar en aplicaciones de refrigeración solar ya que la temperatura del agua

que necesitan para funcionar se puede conseguir con la mayoría de los sistemas de captación.



.

Figura 3.15. Máquina de absorción de la serie Cogenie LT de Thermax. (Fuente:




Serie 5G

Esta serie es una serie totalmente análoga a la serie LT, son enfriadoras de absorción de simple

efecto accionadas por agua caliente. La diferencia entre ambas series recae en la potencia de

refrigeración. En el caso de la serie LT eran máquinas menores de 700 kW y la serie 5G empieza

a partir de esa misma potencia. Esta serie, puede utilizarse utilizando captadores que puedan

proporcionar agua a temperaturas 70 y 95 grados.



Serie 2G

La serie 2G engloba a enfriadoras de absorción de doble efecto accionadas también por agua

caliente que debe de oscilar entre 150 y 180°C. Al igual que la serie HS, esta serie puede

funcionar en aplicaciones de refrigeración solar aunque la temperatura requerida para su

accionamiento sea bastante elevada y habría que optar por concentradores que alcanzasen

altas temperaturas, como los CPC.


nominal de esta serie está entre 1,4 y 1,45, muy superior que las máquinas de simple efecto de

las series HS y LT.

Figura 3.16. Máquina de absorción de la serie 2G de Thermax. (Fuente:




3.3. Fabricantes de enfriadoras de adsorción

3.3.1 MYCOM‐Mayekawa


Mayekawa Manufacturing Company es una empresa japonesa que fue fundada en 1924 por

Kisaku Maekawa en Tokio. Empezó comercializando equipos de refrigeración por compresión

verticales, especiales para producción y almacenamiento de hielo. Actualmente Mayekawa es

una multinacional presente en decenas de países y especializada en la fabricación de equipos

de climatización industrial, compresores alternativos y de tornillo y todo tipo de equipos

relacionados con la actividad de producción.

Dentro de los equipos de climatización, Mayekawa produce varias series de equipos de

refrigeración que utilizan el ciclo de adsorción, todos ellos utilizan como par de trabajo gel de

zeolita/agua.


La serie en la que se engloban las diferentes máquinas de adsorción de la compañía MYCOM‐

Mayekawa se llama AdRef‐Noa y está compuesta por tres máquinas distintas cuya principal

diferencia es el tamaño, tanto en potencias frigoríficas como en dimensiones.

Serie Z‐3515

Las enfriadoras por adsorción Z‐3515 son las máquinas de menor potencia que fabrica

Mayekawa. La potencia frigorífica es 105 kW y el COP medido en condiciones nominales es 0,6.

La sub‐serie Z3515, al igual que toda la serie AdRef‐Noa, son ideales para combinarla con

sistemas de captación solar ya que la temperatura a la que el agua de regeneración tiene que

llegar a la máquina es 65 – 80°C.

Serie Z‐3525

Las enfriadoras por adsorción de mediana potencia tienen el nombre de Z‐3525. La potencia

frigorífica aumenta hasta 215 kW y por lo tanto también aumenta el peso de ésta, pasando de

6.600 a 10.000 kg. El COP medido en condiciones nominales se mantiene en 0,6 ya que el ciclo

es el mismo.

La temperatura requerida para la regeneración es la misma que en las máquinas anteriores,

entre 65 y 80°C, y por eso también son ideales para el uso en refrigeración solar. Aunque, como

es lógico, el caudal de agua necesario aumenta considerablemente pasando de 20 a 40 m3/h.

Serie Z‐6025



Las Z‐6025 son las enfriadoras de adsorción más grandes que produce Mayekawa con una

potencia de refrigeración de 430 kW. El peso aumenta hasta llegar a los 15.000 kg mientras

que, como ya se ha mencionado, el COP se mantiene constante y con un valor de 0,6.

La temperatura que tiene que alcanzar la corriente de agua tras su paso por la fuente de calor

es también (65 ‐ 80°C) mientras que el caudal se incrementa hasta 80 m3/h.

Figura 3.17. Máquina de adsorción de la serie AdRef‐Noa Z‐3515 de Mayekawa.

En la tabla 3.9 se engloban las principales especificaciones de las máquinas de Mayekawa.

Modelos

Características Z‐3515 Z‐3525 Z‐6025

Potencia frigorífica kW 105 215 430

Agua fría

temp.

salida °C 15 15 15

caudal m3/h 12,1 24,3 48,7

Fuente calor

temp.

entrada °C 68 68 68

caudal m3/h 20 40 80

Agua de

refrigeración

temp.

entrada °C 27 27 27

caudal m3/h 50 99 198

Bomba de refrigerante kW 0,3 0,55 1,1

Bomba de vacío kW 0,4 0,4 0,75

Peso neto kg 6.600 10.000 15.000

Tabla 3.9. Tabla de especificaciones de las enfriadoras por adsorción de Mayekawa.



3.3.2. Nishiyodo


Nishiyodo Kuchou Manufacturing Company es una compañía japonesa con más de 30 años de

experiencia. Fue la primera empresa en desarrollar y comerciar una máquina de refrigeración

por adsorción.

En España es la empresa ICOGEN S.A. la que se encarga de la distribución de los equipos de esta

firma. Todos los equipos fabricados por Nishiyodo trabajan con Gel de sílice y agua.


La compañía Nishiyodo comercializa a través de ICOGEN la serie ADCM1 de enfriadores de

adsorción. Existen cuatro modelos distintos de máquinas de adsorción, cada uno con potencias

nominales diferentes, pero todos trabajan con el mismo ciclo de adsorción y por lo tanto

poseen el mismo COP nominal. En la tabla 3.10 pueden verse la potencia y el COP de cada

modelo.

Serie ADCM1 60 90 145 180

Rendimiento COP 0,7 0,7 0,7 0,7

Potencia frigorífica kW 185 264 422 528

Tabla 3.10. Clasificación de la serie ADCM1 en función de la potencia. (Fuente: icogen‐sa.com).

Todos los modelos de la serie ADCM1 están diseñados para una temperatura de entrada del

agua caliente de 90°C, pero gracias a su gran flexibilidad de funcionamiento pueden funcionar

con potencias y rendimientos muy cercanos a los nominales con temperaturas de entrada entre

80 y 70°C.

De hecho, las enfriadoras de adsorción de Nishiyodo pueden operar con una temperatura de

entrada del agua caliente de tan solo 50°C, obviamente con potencias y rendimientos muy

reducidos.



Figura 3.18. Máquina de adsorción de la serie ADCM1 de Nishiyodo.

En el catálogo del fabricante se añaden tablas para cada modelo donde puede apreciarse la

potencia frigorífica o la producción de agua a 7° que cada máquina puede alcanzar cuando la

temperatura del agua caliente disminuye de su valor de diseño (80°C). La tabla 3.11 extraída del

catálogo, muestra las variaciones antes señaladas para el modelo ADCM1‐90.

Tabla 3.11. Comportamiento del modelo ADCM1‐090 ante variaciones de la temperatura del

agua caliente. (Fuente: icogen‐sa.com).



3.3.3 SorTech


SorTech AG es una compañía alemana fundada en 2002 que tiene su sede en la ciudad de Halle

(Saale). Es una empresa que se dedica desde su fundación al desarrollo y venta de equipos de

refrigeración por adsorción.

Pese a que no es una empresa grande, actualmente tiene menos de 50 trabajadores, ha

vendido más de 500 equipos refrigeración por adsorción y su mercado abarca Europa, Norte

América, Sur América y parte de Asia y África. Los equipos de adsorción fabricados por SorTech,

unos trabajan con Gel de sílice y otros con Zeolita y están pensados para usarse en aplicaciones

de refrigeración solar.


SorTech fabrica dos series de enfriadoras por adsorción, la primera de ellas llamada eCoo 2.0 y

trabaja con Gel de sílice y agua, la segunda serie se llama eZea y a diferencia de la primera

eZea trabaja con Zeolita. Una de las características de las máquinas producidas por SorTech es

que son máquinas de pequeña potencia que deben de acoplarse si se quiere alcanzar potencias

mayores.

Serie eCoo 2.0

Tal y como se acaba de mencionar, la serie eCoo 2.0 está compuesta por máquinas de

adsorción que trabajan con Gel de sílice. La potencia nominal de las máquinas de esta serie es

16 kW y el COP puede alcanzar valores de 0,65.

Aunque la potencia del equipo es reducida, gracias al acoplamiento en cascada pueden

alcanzarse potencia de hasta 240 kW con el mismo rendimiento además los equipos eCoo 2.0

están diseñados para que el acoplamiento se pueda realizar rápida y de forma segura.

Serie eZea

La serie eZea está compuesta por máquinas de adsorción de 13 kW que trabajan con Zeolita y

agua. El COP de esta serie es 0,53 y es ligeramente inferior al de la serie eCoo 2.0 debido a que

la Zeolita tienen menor capacidad de adsorción y, en términos generales, el ciclo por adsorción

con Zeolita posee menor rendimiento que el ciclo con Gel de sílice.

A igual que la serie eCoo 2.0, las máquinas de la serie eZea están diseñadas para que puedan

ser acopladas de manera sencilla y eficaz pudiendo alcanzar una potencia máxima de 200 kW.



Figura 3.19. Máquina de adsorción de la serie eZea de SorTech.

Para comparar ambas series, en la tabla 3.12 se engloban las principales especificaciones y

datos extraídos del catálogo de cada serie, como la temperatura de entrada del agua caliente,

la de salida del agua fría, el rendimiento, peso, etc.

Modelos

Características

eCoo

2.0 eZea

Potencia frigorífica kW 16 13

Rendimiento COP 0,65 0,53

Agua fría

temp.

salida °C 12 12

caudal m3/h 2,4 2,4

Fuente calor

temp.

entrada °C 75 80

caudal m3/h 2,2 2,2

Agua de

refrigeración

temp.

entrada °C 28 28

caudal m3/h 4,5 4,5

Potencia máx. con acoplamiento kW 250 200

Superficie requerida m2 0,5 0,38

Peso neto kg 357 235

Tabla 3.12. Tabla de especificaciones de las enfriadoras por adsorción de SorTech. (Fuente:

www.sortech.de).



Por lo tanto, para los mismos caudales de entrada y salida la serie eZea demanda una mayor

temperatura del agua de regeneración y aun así produce menos potencia frigorífica que la serie

eCoo 2.0. Por otro lado, el tamaño de la serie eCoo 2.0 es bastante superior que el de la serie

eZea.

3.3.4 Invensor Gmbh


Invensor Gmbh es una compañía alemana fundada en el año 2006 en Berlín, actualmente tiene

su sede en esta misma ciudad. Invensor desarrolla y produce enfriadoras adsorción, de baja y

alta temperatura exterior, para climatización de interiores accionadas por calor residual o por

energía solar.

Las enfriadoras por adsorción fabricadas por Invensor utilizan la Zeolita y el agua como pareja

de trabajo. Su mercado principal está en Europa, aunque ha vendido numerosos equipos en

Asia, África y América.


Invensor comercializa dos series de máquinas de adsorción, la serie LTC y la serie HTC. La serie

LTC o Low Temperature Chillers está pensada para climas en las que la temperatura exterior no

supere los 35°C, la serie HTC o Hight Temperature Chillers se ha diseñado para temperaturas

exteriores superiores a 35°C.

Serie LTC

La serie LTC está formada por la enfriadora LTC 10 plus y la LTC 10 vario. Ambas enfriadoras son

muy parecidas, ambas tienen 10 kW de potencia frigorífica nominal, el COP es de 0,65,

funcionan con el mismo rango de temperaturas, etc. La diferencia entre ambas está en el

diseño interior, LTC 10 vario está diseñada para poder acoplarse entre ellas para poder

conseguir potencias frigoríficas superiores. Se describirá las principales especificaciones de la

enfriadora LTC 10 plus sabiendo que la LTC 10 vario tiene las mismas características.

La temperatura nominal de entrada del agua caliente en la máquina LTC 10 plus es 72°C,

aunque con temperaturas cercanas a 65°C la enfriadora puede producir potencias muy

cercanas a la nominal. Gracias a que se accionan con estas temperaturas tan bajas son ideales

para conectarlas a un sistema de captación solar, ya que la gran mayoría de captadores solares

pueden alcanzar las temperaturas demandadas por la LTC 10 plus.



Figura 3.20. Máquina de adsorción LTC 10 plus de Invensor.

Serie HTC

La serie LTC está formada por la enfriadora, al igual que la serie anterior, por dos máquinas

diferentes, la HTC 18 plus y la HTC 18 vario. Ambas enfriadoras son muy parecidas, ambas

tienen 18 kW de potencia frigorífica nominal, el COP es de 0,55, funcionan con el mismo rango

de temperaturas, etc. La diferencia entre ambas es la misma que la que se daba en la serie LTC,

la HTC 18 vario está especialmente diseñada para el acoplamiento entre ellas.

La temperatura nominal de entrada del agua caliente en la máquina HTC 18 plus es 85°C,

bastante superior a la serie LTC debido a que se ha diseñado para un funcionamiento con

temperaturas exteriores muy elevadas. La temperatura de entrada del agua caliente sigue

siendo adecuada para el uso de captadores solares y a esto hay que sumarle que como

temperatura del ambiente exterior es muy alta la energía que incida en ellos será superior

también, por lo que es muy aconsejable la instalación de captadores solares.

En la tabla 3.13 se resumen las principales especificaciones de las máquinas LTC 10 plus y HTC

18 plus. Hay que recordar que las principales especificaciones técnicas de las máquinas LTC 10

vario y HTC 18 vario son iguales que sus análogas.



Modelos

Características LTC 10 plus

HTC 18

plus

Potencia frigorífica kW 16 18

Rendimiento COP 0,6 0,55

Agua fría

temp.

salida °C 15 14

caudal m3/h 2,9 3,9

Fuente calor

temp.

entrada °C 72 85

caudal m3/h 2,5 3,6

Agua de

refrigeración

temp.

entrada °C 27 27

caudal m3/h 5,1 6

Consumo de Energía eléctrica W 395 495

Peso neto kg 390 420

Tabla 3.13. Tabla de especificaciones de las enfriadoras por adsorción de Invensor (Fuente:

www.invensor.com).

3.4. Comparación de los equipos de absorción y adsorción aptos para


En este apartado se recopilará y clasificará la información más importante de cada uno de los

fabricantes de enfriadoras de absorción y adsorción que puedan ser usadas en aplicaciones de

refrigeración solar y se comparará con las enfriadoras del resto de fabricantes.

En primer lugar hay que destacar que actualmente no existe ninguna máquina de absorción

que está condensada por aire entre los fabricantes que se han destacado en este documento.

Esto no implica que no existen equipos con esta tecnología instalados en el mundo. De todos

estos equipos, sin duda la máquina de absorción condensada por aire diseñada por la empresa

española Rotártica, solar 045, es la que está más presente en el mundo, a pesar de la quiebra

de Rotártica en 2010. La máquina de absorción de Rotártica tenía 4,5 kW de potencia y un COP

nominal igual a 0,5.

La mayoría de los equipos de refrigeración solar instalados en el mundo son máquinas de

simple efecto, ya sean de absorción o de adsorción. Esto se debe principalmente a que la

temperatura demandada por estos equipos puede obtenerse de manera óptima por los

sistemas de captación solar que existen en el mercado. Es por eso que, a pesar de su

rendimiento más limitado, los equipos de simple efecto son mucho más habituales que los de

doble efecto.



En la tabla 3.14 aparecen los principales modelos de máquinas de absorción y adsorción con

algunas de sus características más importantes. De entre toda la gama de productos de los

fabricantes, se destaca las que pueden ser utilizadas para la refrigeración solar, por lo tanto se

excluyen las máquinas de absorción accionadas por llama directa o por gases de combustión.

En el caso de las enfriadoras por adsorción, la gran mayoría de las máquinas existentes son

compatibles con la refrigeración solar gracias a su baja temperatura de accionamiento, a

diferencia de las máquinas de absorción que pueden ser accionadas por llama directa, gases de

escape, vapor o agua caliente.

Fabricante Modelo Tecnología

Potencia

frigorífica T agua

caliente

(°C)

T

agua

fría

(°C)

COP Peso

(kW)

Carrier 16LJ Absorción 264 ‐ 1846 95 6,7 0,7 4.000 ‐ 21.100

York YIA Absorción 420 ‐ 4842 90 6,7 0,7 5.182 ‐ 40.837

ClimateWell 10 Absorción 10 ‐ 20 90 10 0,68 875

Yazaki WFC S Absorción 17,5 ‐ 175 88 7 0,7 420 – 2.725

Broad BDH Absorción 209 ‐ 6978 90 7 0,76 4.000 – 50.000

Thermax Cogenie LT Absorción 35 ‐ 700 90 6,7 0,68 1.500 – 4.500

Thermax 5G Absorción 700 ‐ 4850 120 6,7 0,74 6000 ‐ 47.000

Myekawa Z Adsorción 105 ‐ 430 68 15 0,6 4.600 ‐ 15.000

Nishiyodo ADCM1 Adsorción 185 ‐ 528 90 7 0,7 ‐

SorTech eCoo 2.0 Adsorción 16 75 12 0,65 357

SorTech eZea Adsorción 13 80 12 0,53 235

Invensor LTC 10

plus Adsorción 10 72 15 0,6 390

Invensor HTC 18

plus Adsorción 18 85 14 0,55 420

Tabla 3.14. Características de las enfriadoras por absorción y adsorción accionadas por agua

caliente.

La tabla 3.15 engloba solo las máquinas de absorción accionadas por una corriente de agua

caliente, sin embargo, los equipos de simple efecto que son accionados por una corriente de

vapor también son susceptibles de ser utilizados en aplicaciones de refrigeración solar, con la

condición de que el sistema de captación elegido pueda aportar el vapor de agua a las

condiciones necesarias. En la tabla 3.9 se muestran las enfriadoras de absorción de simple

efecto accionadas por vapor.



Fabricante Modelo

Potencia

frigorífica

(kW)

Presión

de

Vapor

(°C)

T agua

fría (°C) COP Peso

Carrier 16 TJ 352 ‐ 2461 10 kPa 6,7 0,7

3900 –

20.100

Broad BDS 209 ‐ 6978 150 kPa 7 0,79

4.000 –

49.000

Thermax SS 350 ‐ 7650 150 kPa 7 0,73

4.400 –

72.700

Tabla 3.15. Características de las enfriadoras por absorción accionadas por vapor de agua.

Es interesante comparar el COP nominal de cada una de las máquinas en función de la

temperatura del agua caliente o de la presión de vapor (dependiendo del tipo de equipo) y es lo

que se representa en la figura 3.14 y 3.15.

Las enfriadoras más interesantes, a priori, serán las que ante una temperatura menor del agua

caliente puedan ofrecer el mayor rendimiento. La máquina BDH de Broad alcanza el COP más

elevado demandando temperaturas de agua calientes medias Para estas comparaciones hay

que tener también en cuenta el tamaño ya que es difícil conseguir máquina de muy baja

potencia con rendimientos elevados, es el ejemplo del equipo ClimateWell 10 tiene un COP de

valor 0,68 y es accionada por agua a 90°C para producir agua fría a 10°C. También hay que

tener en cuenta la temperatura del agua fría que produce que, como pasa en el caso de

ClimateWell 10 y en otros casos de adsorción, es bastante superior a la de las otras máquinas.

Aunque las máquinas de absorción de simple efecto son las más utilizadas para refrigeración

solar, si el sistema de captación solar puede alcanzar temperaturas muy altas puede ser

interesante usar sistemas de doble efecto debido a su mayor COP. No es frecuente encontrar

instalaciones de doble efecto accionadas por energía solar, aunque con la mejora de eficiencia

de los captadores solares se han incrementado significativamente en los últimos años.

Fabricante Modelo

Potencia

frigorífica

(kW)

T agua

caliente

(°C)

T agua

fría (°C)COP Peso

Broad BH 233 ‐ 11630 180 7 1,41 5.000 – 92.000

Thermax 2G 175 ‐ 8800 180 7 1,42 2.800 – 78.300

Tabla 3.16. Características de las enfriadoras por absorción de doble efecto accionadas por

agua caliente.



En la tabla 3.16 puede apreciarse como las dos enfriadoras de doble efecto aptas para la

refrigeración solar son muy parecidas en casi todos sus parámetros. Necesitan temperaturas

muy altas que tienen que obtenerse con concentradores lineales de Fresnel o con CPC, ya que

no es frecuente que captadores de tubo de vacío alcancen temperaturas de 170°C.

La figura 3.21 Es un diagrama en la que se aprecia la máxima potencia de refrigeración (aptas

para frío solar) que oferta cada una de los fabricantes, tanto de adsorción como de absorción.

El fabricante que mayor potencia oferta es Broad, seguido de la compañía india Thermax.

Se puede apreciar, en primer lugar, la gran diferencia de potencia entre las enfriadoras de

absorción y las de adsorción, aunque hay que tener en cuenta que mediante el acoplamiento

de varias máquinas de adsorción pueden conseguirse potencias mucho mayores.

En segundo lugar, también destaca la diferencia que existe entre las potencias de máquinas de

simple efecto y de doble efecto, teniendo estas últimas mucha más potencia.

Figura 3.21. Comparación en función de las potencias máximas de refrigeración.

Como ya se ha indicado a lo largo del proyecto, las instalaciones de absorción son bastante más

numerosas en la actualidad que las de adsorción, pero también hay que tener en cuenta que el

número de fabricantes de adsorción es mucho menor y por lo tanto la competencia también lo

es. El diagrama de la figura 3.22 muestra la cuota de mercado de los principales fabricantes de

enfriadoras de adsorción y absorción en 2011.

2461

4842

10 175

6978

7650

11630

8800

430 52816 18

0

2000

4000

6000

8000

10000

12000

Potencia de Refrigeración (kW

)

Absorción Simple efecto Absorción Doble efecto Adsorción



Figura 3.22. Cuota de mercado de enfriadoras de absorción y adsorción. (Fuente: Allouhi, A. et

al. (2014)).

En Otros se está refiriendo a las siguientes compañías: Maekawa, York, Sonnenklima y Pink

entre otras.

El primer punto a destacar es la gran importancia en que tienen en el mercado compañías que

se especializan exclusivamente en la pequeña escala, como ClimateWell, Rotártica y SorTech. La

razón es lógica, el número de instalaciones de pequeña escala es más elevado que el de media

y gran escala y por lo tanto las ventas de estas compañías son mayores.

Entre los fabricantes más importantes que se destacan en el gráfico solo hay dos fabricantes de

enfriadoras de adsorción (SorTech e Invensor) lo que vuelve a recalcar que la absorción está

más implantada en el mercado actual.



Capítulo 4: INSTALACIONES

4.1. Introducción

En este capítulo se realizará una revisión de instalaciones de refrigeración solar tanto de

absorción como de adsorción instaladas a lo largo del mundo. Se estudiarán los parámetros

más importantes de cada una de ellas, como por ejemplo las potencias, el COP, los tipos de

captadores solares utilizados en la instalación y la superficie de captación, el volumen de

acumulación y algunos otros datos. Además se hará una descripción de cada instalación y se

aportarán datos medioambientales, de ahorro de energía y económicos encontrados.

Antes de describir cada una de las instalaciones es preciso estudiar globalmente las

instalaciones de refrigeración solar, tecnologías más usadas, tamaños, países en los que se

instalan, etc.

En el final del año 2013 se estimaba que había 1.050 sistemas de refrigeración solar instalados

en el mundo y esa cifra ha seguido incrementándose en el año 2014. La tendencia en la última

década es claramente creciente, como se puede ver en la figura 4.1. extraída de artículos de la

Agencia Internacional de la Energía y confirma el potencial de futuro que tiene este tipo de

tecnología.



Figura 4.1. Evolución del número de instalaciones de climatización solar en el mundo. (Fuente:

Agencia Internacional de la Energía, SHC Programme).

Hay que añadir que existen más instalaciones de climatización solar pero que no han podido ser

contabilizadas la mayoría de ellas instalaciones de pequeña escala instaladas en hogares.

Aproximadamente el 75% de las instalaciones están ubicadas en Europa, la mayoría en España,

Alemania e Italia. En la figura 4.2. aparece la distribución por países de las instalaciones de

refrigeración solar en el año 2009. “Others” hace referencia un conjunto de países formado por

Armenia, Australia, Bélgica, Dinamarca, Egipto, Japón, Kosovo, Malta, México, Países Bajos,

Singapur, Sudáfrica, Suiza, Siria, Turquía, Reino Unido, Emiratos Árabes Unidos y EEUU.

Una de las cosas más llamativas es la gran cantidad de instalaciones de pequeña escala que hay

en España que triplica a la de los otros países. La razón principal es el boom que se generó en el

año 2008 con la aparición de máquinas de pequeña escala de la mano de ROTARTICA.

Figure 4.2. Repartición de las instalaciones de refrigeración solar en el año 2009. (Fuente:

Agencia Internacional de la Energía, SHC Programme).



Aproximadamente, las instalaciones de pequeña escala representan el 65% del total y la

mayoría de estas instalaciones están instaladas en edificios de oficinas y casas privadas

mayoritariamente. Las instalaciones de gran escala en su mayoría se utilizan en Oficinas,

residencias y hospitales. Hay que tener en cuenta que los datos que se muestran en el gráfico

no están actualizados pero sirven para tener una visión global de la repartición de las

instalaciones.

Otro factor importante es el que afecta al tipo de tecnología que se utiliza en cada una de las

instalaciones. Como se ha analizado en el capítulo 2, cada una de las tecnologías tiene ventajas

e inconvenientes y su elección se ve afectada por factores muy variados, la localización, tipo de

instalación, inversión, tamaño y uso del edificio entre otros. Pese a todos estos factores, hay

una tecnología que domina claramente el mercado de la climatización solar y es la absorción.

Esto se debe principalmente a nivel de madurez de esta tecnología y a su buen funcionamiento

tanto en grande como en pequeña escala.

Allouhi et al. (2014) hace un análisis de las instalaciones de refrigeración solar, proporcionando

un gráfico, figura 4.3., de la distribución de las instalaciones según la tecnología. Como ya se ha

mencionado, las instalaciones de absorción son mayoritarias (82%), seguidas de lejos por las de

adsorción (11%). En último lugar están las instalaciones de desecante (7%), entre las que se

pueden distinguir las de desecante sólido y desecante líquido. Dado el nivel de madurez de las

instalaciones de desecante líquido, que actualmente se encuentran en investigación, su

presencia en el porcentaje es mínima, por lo que prácticamente todas las instalaciones

contabilizadas en desecante utilizan desecante sólido.

Figura 4.3. Porcentaje de uso de las diferentes tecnologías de refrigeración solar. (Fuente:

Allouhi et al. (2014)).



Otro factor importante en las instalaciones de climatización solar es la elección del tipo de

captador solar. Si es verdad, como ya se explicó en el capítulo 2, que muchas veces la propia

tecnología marca la elección de captador por la temperatura que necesita para funcionar, pero

en la mayoría de las instalaciones la elección es bastante abierta.

Por ejemplo, para una instalación de absorción de simple efecto, se podría elegir colectores de

placa plana simple, colectores de placa plana con superficie selectiva, colectores de aire y

captadores de tubo de vacío. La elección debe tomarse en función del clima, disposición de

espacio para colocar los captadores, y presupuesto. Por ejemplo, con colectores de placa plana

el coste económico sería menor pero también sería menor el nivel térmico que si se eligiese

captadores más caros como los de tubo de vacío.

En la figura 4.4. se tiene una representación del uso de los diferentes tipos de captadores en las

instalaciones de refrigeración solar. La mayoría de las instalaciones que existen usan

captadores de placa plana, los segundos captadores más utilizados son los de tubo de vacío.

Aunque esta diferencia es grande lleva reduciéndose varios años y sigue haciéndolo gracias al

abaratamiento que han sufrido los captadores de tubo de vacío.

Le siguen los captadores de placa plana de alta eficiencia, que son captadores un poco más

caros que los de placa plana pero consiguen una temperatura ligeramente superior. Por último

los captadores menos utilizados en refrigeración solar son los captadores solares de aire y los

CPC. Los captadores de aire tienen consiguen temperaturas demasiado bajas y al utilizar aire

como primer fluido térmico pierden densidad térmica. Los CPC por el contrario consiguen

temperaturas demasiado altas para la mayoría de las instalaciones además de tener un elevado

precio, por lo que su uso se suele restringir a tecnologías en las que se requieren altas

temperaturas, como la absorción de doble efecto.

Figura 4.4. Colectores solares utilizados en instalaciones de refrigeración solar. (Fuente: Allouhi

et al. (2014)).

69%

19%

2%

7%

3%

Captadores de placa planaCaptadores tubo de vacíoCaptadores solares de aireCaptadores planos de alta eficienciaConcentradores parabólicos compuestos (CPC)



A continuación se mostrará una serie de instalaciones de refrigeración solar separadas en dos

apartados, refrigeración por absorción y refrigeración por adsorción. Se aportarán los datos

más importantes de cada una de ellas. La mayoría de las instalaciones son instalaciones de alta

y mediana potencia. Esto se debe a la dificultad de conseguir datos económicos,

medioambientales y técnicos de instalaciones de pequeña potencia instaladas en viviendas

privadas.



4.2. Instalaciones de sistemas por absorción

4.2.1. Oxford Gargens Retirement village, Woodstock.

Tipo de edificio: Residencia de ancianos

Localidad: Woodstock, Ontario, Canadá.

Año: 2010.

Tecnología de refrigeración: Absorción de simple efecto (LiBr‐H2O).

Capacidad de refrigeración: 105 kW.

Modelo: Yazaki WFC‐5C30.

COP: 0,6.

Tipo de captadores: Captadores de tubo de vacío. NARVA 162 S‐power.

Área de captación: 520 m2.

Cobertura solar sobre el total: más del 40% de la carga en verano.

Volumen de acumulación: Dos tanques de 450 litros.

Figura 4.5. Oxford Gargens Retirement village.

1‐ Descripción

La residencia está formada por más de 9.000 m2, 101 habitaciones individuales, piscina cubierta

y numerosos espacios comunes. El consumo diario de agua ronda los 9.000 litros. El sistema de



refrigeración solar se añadió al sistema de 320 kW ya existente que cubría la demanda de frio

del edificio.

El sistema de refrigeración solar consta de un enfriador por absorción de 105 kW y de 162

captadores de tubos de vacío con un total de 520 m2 (figura 3.2). Es la instalación de

refrigeración solar más grande de Canadá. El sistema cubre más del 40% de la carga de

refrigeración en verano y se espera un aumento hasta más del 50% con unas modificaciones en

el control que se han efectuado. Cuando el sistema de captación produce más energía de la

necesaria para la refrigeración, la energía sobrante se emplea para calentar el agua de uso

doméstico y la piscina cubierta. Esto aporta una gran reducción del consumo de gas natural del

edificio. El sistema cubre también cubre más del 15% de la demanda de calefacción en invierno.

Figura 4.6. Instalación de captadores de tubo de vacío.

2‐ Beneficios sociales y medioambientales

Durante la primera temporada de frío la instalación consiguió ahorrar más de 50.000 kWh de

electricidad. Pero se espera que en el año 2014 la instalación de refrigeración solar consiga un

ahorro cercano a los 100.000 kWh de electricidad.

Además, la instalación en los meses de verano, gracias a la energía sobrante, consigue una

reducción del consumo de gas natural del 50%.

3‐ Datos económicos

El coste de la instalación fue de aproximadamente 1 millón de dólares. Pero el sistema fue

subvencionado tanto por Canadá, con una subvención de 143.333 dólares por ser una

instalación de energía renovable, como por la provincia de Ontario, con otros 140.000 dólares.

Por lo que el coste del proyecto descontando las subvenciones fue de unos 700.000 dólares.



4.2.2. Hospital Moot, Pretoria.

Tipo de edificio: Hospital.

Localidad: Pretoria, Sudáfrica.

Año: 2009.


Capacidad de refrigeración: 35kW.

Modelo: Yazaki WFC‐SC10.

COP: 0,65.

Tipo de captadores Tubos de vacío.

Superficie de captación: 200 m2.

Cobertura solar sobre el total: cerca del 50% de la demanda.

Volumen de acumulación: Dos tanques de 6000 litros.

Figura 4.7. Captadores solares Hospital Moot.

1‐ Descripción

Es el primer sistema de refrigeración solar instalado en Sudáfrica. Con respecto a los sistemas

instalados en la mayor parte de Europa, esta instalación tiene un COP ligeramente superior

debido a la mayor irradiación y al mayor número de horas de sol que tiene Sudáfrica.



Los 52 captadores de vacío consiguen calentar el agua hasta cerca de los 100°C y es enviada

hasta el sistema de almacenamiento, los dos tanques de 6000L, o directamente al enfriador por

absorción, dependiendo de la demanda de refrigeración. El sistema de refrigeración por

absorción está acompañado por un sistema de refrigeración convencional que se encarga de la

refrigeración cuando la energía solar no es suficiente para la absorción. Al final del primer año

de funcionamiento el aporte de la refrigeración solar fue cerca de un 45%. Este aporte ha ido

aumentando en los años siguientes.


El primer año de funcionamiento se consiguió ahorrar un 60% de electricidad gracias a la

refrigeración solar y también al aporte de agua caliente de los captadores. Este ahorro se ha

conseguido incrementar año tras año hasta llegar a un ahorro cercano al 70%.


El coste de la instalación se estima que rondó los 600.000 Euros. No se tiene constancia de

ayudas o subvenciones aportadas por el estado de Sudáfrica. Se espera que la instalación se

aumente hasta los 150kW en los próximos años para poder hacer frente a la totalidad de la

carga de refrigeración con el sistema de absorción.



4.2.3. Desert Mountain Hight School, Arizona

Tipo de edificio: Escuela‐Educación.

Localidad: Arizona, USA.

Año: 2014.



Modelo: Broad.

COP: 0,7.

Tipo de captadores: Captadores planos de alta eficiencia.


Cobertura solar sobre el total: 60‐70% durante el curso académico.

Volumen de acumulación: 34.500 litros de acumulación.

Figura 4.8. Desert Mountain Hight School, Arizona.

1‐ Descripción

Esta es la instalación mayor instalación de refrigeración solar que existe actualmente en el

mundo y fue diseñada por la empresa austriaca SOLID, líder en este tipo de instalaciones. El

colegio está situado en una de las zonas más calientes y con más radiación de USA, pudiéndose

alcanzar los 43 grados en verano. Durante el verano, cuando hay algunas zonas que no se usan

y el sistema de refrigeración se limita a algunas zonas, el sistema de frío por absorción cubre el

100% de la demanda de refrigeración. Sin embargo durante el periodo escolar, es necesario el

uso de un sistema de refrigeración tradicional para aportar toda la demanda de refrigeración.



Los 4.865 m2 de captadores solares, situados tanto en la cubierta de los edificios como en los

aparcamientos, calienta el agua hasta los 80°C. Después la máquina de Broad de 1750 kW se

encarga de producir el frío. También existe una torre de refrigeración de 4.250 kW necesaria

para evacuar el calor producido en la absorción.


El sistema de absorción aporta un ahorro del 60‐70% de la electricidad total consumida en el

colegio. Esto equivale aproximadamente a 1,9 millones de dólares a los 10 años.

Además el sistema proporciona parte de la energía necesaria para calentar el ACS por lo que se

consigue también un ahorro de gas natural considerable.


El coste de toda la instalación asciende a unos 8 millones de Euros. La instalación ha sido

financiada en gran parte por el estado de Arizona y el resto por el sector privado. La subvención

está sujeta a una condición, se analizará la energía producida después de 10 años y ésta debe

superar un valor estimado suponiendo cierto rendimiento de la instalación. Así se asegura que

la subvención solo se mantiene si el rendimiento de la instalación es bueno.



4.2.4. United World College, Singapur.

Tipo de edificio: Colegio/Residencia.

Localidad: Singapur.

Año: 2011.



Modelo: Phoenix.

COP: 0,68.



Cobertura solar sobre el total: 100% del ACS y 30‐60% de la refrigeración.

Volumen de acumulación: Dos tanques de 30.000 litros.

Figura 4.9. United World College, Singapur.

1‐ Descripción

El colegio United World College posee un campus de 76.000 m2, 4 edificios y aproximadamente

2700 alumnos, muchos de ellos internos. El colegio se diseñó pensando en la eficiencia y las

energías renovables. La empresa austriaca SOLID se encargó del diseño de la instalación solar.

En su momento fue la mayor planta de refrigeración solar del mundo y actualmente solo es

superada por la instalación de Desert Mountain Hight School, Arizona.



Esta instalación es muy característica, debido a que combina de manera muy eficiente el aire

acondicionado y el agua caliente sanitaria, ambos impulsados por la energía que se obtiene en

los captadores solares. El sistema puede cubrir el 100% de la demanda de agua caliente

sanitaria y aportar una parte importante de la carga de refrigeración del campus. Un sistema de

refrigeración tradicional se encarga de completar la demanda de refrigeración.

Los 3900 m2 de captadores planos de alta eficiencia tipo Gluatmugl HT (que poseen una

eficiencia superior) calientan el agua hasta cerca de los 95°C. El agua caliente es enviada al

tanque de almacenamiento y después de esto, gracias a un complejo sistema de control y

regulación, el agua caliente es enviada a la instalación de ACS, a la máquina de absorción o a

ambas, dependiendo de las necesidades de ese momento.


La instalación existente en el United World College asegura un gran ahorro tanto de

electricidad como de Gas Natural. El gasto de Gas Natural para el ACS se reduce al mínimo, ya

que esa energía es aportada por la energía solar cuando hay suficiente radiación.

Por otro lado, el consumo eléctrico por climatización supone el 60‐75% del consumo eléctrico

de un edificio en climas cálidos. Gracias al sistema de absorción, dependiendo de la época del

año y de la energía disponible, se consigue ahorrar más del 40% del consumo eléctrico en

determinadas épocas del año.


El coste total de la instalación ronda los 6 millones de Euros. Una parte de ese coste fue

financiado por subvenciones propias de Singapur pero la gran parte fue financiada por dos

bancos Austriacos RLB‐Stmk y OeKB.



4.2.5. Caixa Geral de Depositos, Lisboa.

Tipo de edificio: Banco público.

Localidad: Lisboa, Portugal.

Año: 2009.



Modelo: Bingshan.

COP: Sin datos.



Cobertura solar sobre el total: Sin datos.


Figura 4.10. Caixa Geral de Depositos, Lisboa.

1‐ Descripción

El edificio central de la Caixa Geral de Depositos está situado en Lisboa, tiene 17 plantas y un

espacio de oficinas de unos 100.000 m2 donde trabajan cerca de 6.000 personas. Este edificio



tiene una de las mayores instalaciones solares de Europa que se encarga de aportar energía

para ACS, calentamiento y refrigeración.

Los 1600 m2 de captadores solares planos fabricados por Okotech ocupan casi por totalidad la

cubierta del edificio. Estos se encargan de calentar el agua hasta los 85°C. La energía obtenida

se emplea, como ya se ha comentado para ACS y climatización. Anualmente se consigue

aportar mediante la energía solar un 45% del ACS y cerca de un 15% de la climatización del

edificio gracias a la máquina de absorción de 545 kW.

Figura 4.11. Paneles solares en la cubierta del edificio Caixa Geral de Depositos.


Gracias a la energía aportada por la instalación se ha conseguido ahorrar más de 1,3 millones

de KWh de electricidad al año, lo que equivale a unos 200.000€ cada año. Además evita la

emisión de 900 toneladas de CO2 por año aproximadamente.


La inversión total de la instalación rondó los 1.4 millones de euros. Se estima que el gasto de

mantenimiento asociado a la instalación será de 6000 euros por año.

Según estudios realizados por el propio banco, se estima un payback o periodo de retorno de

11 años.



4.2.6. Edificio Fundación de Inditex Arteixo, A Coruña

Tipo de edificio: Oficinas y Almacén.

Localidad: A Coruña, España.

Año: 2004.



Modelo: Carrier 16JB014.

COP: 0,6.

Tipo de captadores: Captadores planos de superficie selectiva.




Figura 4.12. Edificio Inditex, Arteixo.

1‐ Descripción

Este edificio está dedicado principalmente a oficinas y una parte a almacén. El edificio está

compuesto por dos plantas de 10.000 m2 cada una. La palta superior se dedica al diseño de



todo lo referente a Zara. La planta baja, la componen oficinas principalmente. En total unos 500

trabajadores ocupan el edificio todos los días.

Inicialmente el sistema tenía dos bombas de calor y una enfriadora (eléctricas) que garantizaba

ACS a 55°C y refrigeración. Con la instalación solar que se implantó, compuesta por los

captadores y la máquina de absorción se consigue una importante reducción del consumo

energético. Cuando el agua que está en los tanques supera los 55°C ya está disponible para ser

enviada al colector de ACS. En verano, donde la demanda de agua caliente es mucho menor,

cuando en los tanques se superan los 80°C, se envía el agua a la máquina de absorción, por lo

que la enfriadora trabaja con una carga menor produciéndose un ahorro eléctrico.


Mediante la instalación se ahorra un total de 565.060 kWh al año, lo que supone cerca del 20%

del consumo eléctrico total del edificio. En consecuencia de este ahorro, se consigue una

reducción de las emisiones de CO2, en este caso de 250 toneladas al año.


El coste total de inversión fue de 900.000 euros. Estuvo sujeta a importantes subvenciones

tanto de la Consellería de Industria y Comercio de la Xunta de Galicia (100.000€) como por el

IDAE (300.000€).



4.2.7. Oficinas de ESAB, Dubái.

Tipo de edificio: Oficinas.

Localidad: Dubái, Emiratos Árabes Unidos.

Año: 2010.


Capacidad de refrigeración: 6 máquinas de 10 kW cada una.

Modelo: ClimateWell 10.

COP: 0,63.

Tipo de captadores: Captadores de tubo de vacío.


Cobertura solar sobre el total: Varía entre el 30‐100% de la carga de refrigeración.

Volumen de acumulación: Sin datos.

Figura 4.13. Cubierta del edificio de oficinas de ESAB.

1‐ Descripción

ESAB, proveedor mundial de productos de soldadura, impulsó la instalación de climatización

solar en una de sus oficinas de Dubái. El edificio tiene una superficie de 6.000 m2 y el sistema

de refrigeración solar instalado consta de 6 máquinas CLimateWell de pequeño tamaño (10 W)

además de un campo de captadores de tubo de vacío de 200 m2.



La energía que aporta el sistema ClimateWell es distribuida por todo el edificio mediante un

novedoso sistema de distribución denominado Hollow Core Slab. Este sistema distribuye el aire

enfriado por la absorción a través de conductos alojados en las losas de hormigón, siendo esta

energía aportada directamente al edificio. Este sistema de distribución reduce

significativamente el consumo del edificio. Dependiendo de la radiación disponible y la

demanda de refrigeración el sistema de absorción puede cubrir entre el 30 y el 100% de la

demanda de refrigeración. Como media anual, el sistema de refrigeración solar aporta el 50%

de la carga de refrigeración.

El edificio y la instalación solar han sido galardonados con numerosos premios debido a su

enorme eficiencia, como el premio a “Mejor edificio verde de Oriente Medio” por Construction

Weekly en 2010 o la certificación LEED Platinum de Green Building.


Con este sistema se consigue reducir los costes energéticos de la refrigeración en un 65%.

Concretamente el consumo eléctrico se redujo en 900.000 kWh al año además de una

reducción de emisiones de CO2 de 100 toneladas al año.


El coste total de la instalación fue de aproximadamente 900.000 euros que fue financiado

exclusivamente por fuentes privadas.



4.2.8. Hospital público de Echuca

Tipo de edificio: Hospital.

Localidad: Echuca, Victoria, Australia.

Año: 2010.

Tecnología de refrigeración: Absorción simple efecto (LiBr‐H2O).


Modelo: Broad.

COP: 0,68.

Tipo de captadores: Captadores tubo de vacío.



Volumen de acumulación: Un tanque de 10.000 litros.

Figura 4.14. Hospital de Echuca.

1‐ Descripción

Este proyecto fue promovido por las autoridades Australianas dentro del marco de eficiencia

energética y energías renovables. El diseño fue elaborado por la empresa de ingeniería WSP

Lincolne Scott. Parte del sistema de refrigeración tradicional fue sustituido por la instalación de



refrigeración solar que se encarga de proporcionar refrigeración a 3 plantas del hospital de

Echuca.

Los 300 m2 de captadores de tubo de vacío, suministrados por la empresa Greenland System´s,

se encargan de suministrar la energía necesaria para la máquina de absorción, consiguiendo

temperaturas del agua de casi 100°C. Esa agua llega a la máquina de absorción de Broad (500

kW) que produce agua fría a 6‐7°C que se emplea para la refrigeración de las tres plantas

mencionadas, incluyendo quirófanos, salas de espera, habitaciones y consultas. El resto del

edificio es refrigerado por un sistema de compresión tradicional.


El sistema de refrigeración solar ha conseguido disminuir un 15% el consumo pico de

electricidad. Anualmente este ahorro se traduce en cerca de 100.000$.

Además se han reducido las emisiones de gases de efecto invernadero en 300 toneladas de CO2

equivalente por año.


El coste total del proyecto, que incluyó el reemplazamiento del sistema de refrigeración

tradicional por la máquina de absorción y la instalación de los colectores solares, ascendió a

2.191.000 dólares. El estado de Victoria subvencionó parte de la inversión, aportando 445.000

dólares.



4.2.9. Fábrica de ISOFOTON, Málaga.

Tipo de edificio: Fábrica/Oficinas.

Localidad: Málaga, España.

Año: 2006.



Modelo: Yazaki WFC SC10.

COP: 0,67.





Figura 4.15. Edificio de oficinas de ISOFOTON, Málaga.

1‐ Descripción

El complejo que se construyó en 2006 alberga la nueva fábrica, almacenes, zona de I+D y el

edificio destinado a oficinas. Este edificio cuenta con una instalación de energía solar

fotovoltaica y térmica que alimenta a una máquina de absorción que se encarga de refrigerar

una de las plantas.



Los captadores solares de tubo de vacío, fabricados por la propia empresa ISOFOTON y situados

en la cubierta, alimentan dos tanques de 5.000 litros cada uno. Son muchos metros de

captadores para una máquina de absorción de solo 35 kW.

Esto es debido a que los captadores también aportan la energía necesaria para la demanda de

ACS del edificio. Uno de los tanques está conectado a la instalación del agua y el otro a la de

refrigeración solar. Cuando la temperatura del tanque de la instalación de agua supera los 55°C

ya se puede emplear para al sistema de agua caliente. Para alimentar a la máquina de

absorción de Yazaki la temperatura de los tanques tiene que superar los 85°C.

A parte de la instalación de captación solar, el edificio tiene 1364 módulos fotovoltaicos que

proporcionan una potencia aproximada de 85 kWp.


La máquina de absorción es de pequeña potencia en comparación con la superficie del edificio

y por lo tanto no tiene un gran impacto en la factura eléctrica.

El mayor ahorro se produce en el sistema de ACS, evitando el consumo de Gas Natural o

cualquier otro combustible en la caldera. Se evita la emisión de unas 200 toneladas de CO2

equivalentes por año.


No se tienen los datos del coste exclusivo de la instalación solar debido a que formó parte de la

construcción de las nuevas instalaciones de la empresa. La superficie total de las instalaciones

rondan los 28.000 m2 donde se incluyen la fábrica, almacenes oficinas, etc. La inversión total

para la construcción de las nuevas instalaciones fue de 54 millones de euros.



4.2.10. Hotel Rethimno Village, Creta.

Tipo de edificio: Hotel.

Localidad: Creta, Grecia.

Año: 2001.



Modelo: Sin datos.

COP: Sin datos.

Tipo de captadores: Captadores de placa plana.




Figura 4.16. Hotel Rethimno Village, Creta.

1‐ Descripción

El hotel Rethimno Village se encuentra en la localidad de Rethimno perteneciente a la isla

griega de Creta. Aloja principalmente turistas, dispone de 170 habitaciones y una superficie

aproximada de 3.000 m2. El diseño de la instalación de refrigeración solar es obra de SOLE S.A.



El sistema está compuesto por 448 m2 de colectores de placa plana selectiva que se encargan

de alimentar la máquina de absorción. Además dispone de 200 m2 de colectores de

polipropileno para calentar una piscina. Los colectores suministran agua caliente a una

temperatura aproximada de 75°C, el agua le llega a la máquina de absorción que produce agua

a una temperatura de entre 8 y 10°C. La potencia útil de la máquina es de 105 kW.

En el sistema además existe una caldera de 600 kW que sustituye al campo de colectores los

días nublados o cuando se requiera y no se disponga de energía solar necesaria.

El proyecto fue galardonado en 2001 por el CRES (Centro de Recursos de Energía Renovables)

de Grecia como mejor inversión de ahorro de energía del país.


La cobertura de la refrigeración solar en el edificio es del 43%. Con el sistema se consigue

ahorrar aproximadamente 200.000 Kwh cada año lo que equivale a más de 35.000 € anuales.

Respecto a los beneficios medioambientales, gracias a la refrigeración solar se evita la emisión

de más de 100 tonelada de CO2 equivalente por año.


El coste total de la inversión fue de 264.123 euros. El proyecto fue financiado hasta un 50% por

el programa Nacional para la Energía (del Ministerio de Desarrollo griego).



4.2.11. Centro de Energía Solar de Gurgaon, India.


Localidad: Gurgaon, Haryana, India.

Año: 2011.

Tecnología de refrigeración: Absorción de triple efecto (LiBr‐H2O).


Modelo: Thermax.

COP: 1,6 – 1,75.

Tipo de captadores: Captadores cilindro‐parabólicos.




Figura 4.17. Captadores solares del SEC, Gurgaon.

1‐ Descripción

La empresa Thermax, además de proporcionar la máquina se encargó del diseño de la

instalación en el Centro de Energía Solar (SEC) en Gurgaon, India.



Es un proyecto de investigación y demostración y es el primero en incluir una máquina de triple

efecto en un sistema de refrigeración solar. La instalación de 100 kW se encarga de refrigerar

unas 13 habitaciones y salas del SEC que tienen un porcentaje de uso elevado.

Los captadores solares necesitan proporcionar el fluido térmico (en este caso vapor) a unas

temperaturas muy elevadas para que la máquina pueda funcionar con rendimientos

aceptables. Debido a esto, se eligieron captadores cilindro‐parabólicos que proporcionan el

vapor a una temperatura de entre 140 y 210°C. Por si la radiación solar no es suficiente existe

una caldera de keroseno que se encarga de asegurarse que la temperatura del vapor es óptima.

La máquina tiene el COP más alto del mercado, superior a 1,35.


El proyecto ha intentado demostrar la validez de este tipo de máquina de triple efecto en la

refrigeración solar. Se han conseguido una importante reducción del espacio necesario para la

refrigeración, cercana al 30 %. Además sujeto al obvio aumento del rendimiento por ser una

máquina de tripe efecto.


Aunque el sistema funciona de manera óptima, el coste de la instalación es mucho mayor que

la de una instalación del mismo tamaño pero con una máquina de absorción de simple efecto.

Este importante aumento de la inversión necesaria se debe a que el coste de los captadores

cilindro‐parabólicos es mucho más elevado que el de los captadores planos o los captadores de

tubo de vacío. Además el precio de una máquina de triple efecto es también muy superior al de

la máquina correspondiente de simple efecto.

El aumento de la inversión con respecto a un sistema de simple efecto puede superar el 50%.



4.2.12. Metro Cash & Carry, Roma.

Tipo de edificio: Tienda.

Localidad: Roma, Italia

Año: 2008.



Modelo: Carrier Corporation.

COP: 0,65.

Tipo de captadores: Captadores plano de alta eficiencia.

Superficie de captación: 3.000 m2.


Volumen de acumulación: dos tanques de 15.000 litros.

Figura 4.18. Cubierta del Metro Cash & Carry de Roma.

1‐ Descripción

Metro Cash & Carry es una cadena de tiendas presente en la mayoría de países de Europa. En

2008 se inauguró la primera tienda con refrigeración solar de la cadena y además una de las

más grandes de Europa. La instalación en Roma forma parte del proyecto de la



franquicia “Energy Saving Today”, que tiene como principal objetivo reducir el consumo de

energía de sus tiendas y la emisión de CO2.

La instalación posee 3.000 m2 de captadores planos, proporcionados por el grupo italiano

Riello, en la cubierta de la tienda. Los captadores alimentan la máquina de absorción de 700 kW

del grupo Carrier, que se encarga de producir agua a unos 8‐10 °C. La instalación fue diseñada

por la empresa de ingeniería británica AP y además tiene 2 tanques de 15.000 litros y una torre

de enfriamiento de más 900 kW.


Con la instalación del sistema de refrigeración solar se consigue reducir el consumo global de

electricidad de la tienda en un 12% y se evita la emisión de más de 800 toneladas de CO2

equivalente cada año.


El coste de la instalación superó los 1.7 millones de euros. Una parte, en torno al 35%, fue

subvencionada por el plan de la UE por el ahorro energético.



4.2.13. Oficinas de Digicel, Kingston.


Localidad: Kingston, Jamaica.

Año: 2012.



Modelo: Broad.

COP: Sin datos.

Tipo de captadores: Captadores planos “Gluatmugl HT”.


Cobertura solar sobre el total: La demanda base de refrigeración, en torno al 50%.


Figura 4.19. Cubierta del edificio de oficinas de Digicel, Kingston.

1‐ Descripción

Con la construcción del nuevo edificio de oficinas de la empresa de telecomunicaciones Digicel

se optó por una apuesta por la eficiencia energética y la reducción de consumo eléctrico. El



diseño del sistema de climatización solar fue realizado por la empresa S.O.L.I.D.. Fue el primer

proyecto de esta empresa austriaca en la zona.

El edificio consta de 11 plantas con una superficie total de 13.685 m2 que se dividen

principalmente en tres zonas, las zonas de oficinas, las de comedor y cafetería y por último las

zonas auxiliares. Además del sistema de refrigeración solar por absorción, también están

instalados un sistema fotovoltaico con más de 300 m2 de paneles y una turbina de viento.

El sistema de climatización se compone por 982 m2 de captadores planos del tipo Gluatmugl

HT, que tienen un rendimiento mayor que los captadores planos convencionales. Están

instalados con una inclinación de 20° en la cubierta del edificio. La máquina de absorción de

simple efecto se instaló pensando también en que al cabo de unos años se pudiera

implementar con un sistema de cogeneración que pudiera ser instalado. Los paneles solares

alimentan a al enfriador con agua a unos 80°C y esta genera agua a menos de 10°C.

El sistema de frío solar cubre la demanda base de refrigeración, mientras que el resto se

consigue con un sistema de refrigeración convencional de refrigeración. Ambos enfriadores

alimentan en paralelo al sistema de distribución centralizada de agua fría.


Con el sistema tanto de refrigeración solar como fotovoltaico se consiguen ahorrar cerca de

950 MWh cada año lo que equivale a unos 200.000 dólares. Con la respectiva reducción de

emisiones de gases de efecto invernadero, de aproximadamente 600 toneladas de CO2

equivalentes cada año.


La inversión total del sistema rondó los 3 millones de dólares, según estudios de la propia

empresa el periodo de recuperación será unos 11 o 12 años.



4.2.14. Centro de Innovación Empresarial, Trento.

Tipo de edificio: oficinas.

Localidad: Pergine, Trento, Italia.

Año: 2004.



Modelo: Yazaki WFC‐5C30.

COP: 0,65.

Tipo de captadores: Captadores planos con superficie selectiva.


Cobertura solar sobre el total: Una media anual del 70% de la carga de refrigeración.

Volumen de acumulación: Dos tanques de 2.000 litros cada uno.

Figura 4.20. Captadores solares en la cubierta del edificio, Trento.

1‐ Descripción

El edificio se encuentra en el área industrial en desarrollo del municipio de Pergine, a 11

kilómetros de Trento. El Centro de Innovación Empresarial es un edificio de dos plantas de

reciente construcción con 9.815 m2 de superficie.



El edificio consta de 265 m2 de captadores solares, fabricados por SOLEL SunPro, que

proporcionan el agua caliente para la refrigeración por absorción, aunque si la demanda es baja

o nula, la energía sobrante se destina al calentamiento del ACS del edificio. Los captadores

suministran agua a unos 90°C a la máquina de absorción de 108 kW que se encarga de producir

agua a menos de 10 grados. En verano la carga simultánea máxima es de 170 kW por lo que fue

necesaria la instalación de una máquina de refrigeración convencional. La máquina de

refrigeración por compresión mecánica que se instaló fue de 120 kW, por lo que entre ambas

máquinas pueden alcanzar 228 kW, con un margen de 54 kW (38%) para la carga máxima en

verano.


La instalación, incluyendo tanto los meses de invierno como los de verano, ahorra al año 120,5

MWh de energía eléctrica, gracias tanto a la refrigeración por absorción en verano como al

aporte de energía de los captadores solares al sistema de ACS y a la contribución de éstos en la

calefacción en invierno.

Se consigue además una reducción de unas 100 toneladas de CO2 equivalentes.


El coste total de la inversión fue de 540.000 euros. La mayoría del dinero vino de fuentes

privadas aunque el proyecto estuvo también subvencionado por la provincia de Trento que

cofinanció el 32% de los costes totales de la planta.



4.2.15. Edificio de oficinas de la empresa Ott & Spiess, Langenau.


Localidad: Langenau, Alemania.

Año: 1997.



Modelo: Sin datos.

COP: 0,57.

Tipo de captadores: Tubos de vacío flujo directo.


Cobertura solar sobre el total: 10% de la demanda de refrigeración.

Volumen de acumulación: un tanque de 2.000 litros.

Figura 4.21. Oficinas de Ott & Spiess, Langenau.

1‐ Descripción

El edificio de la empresa Ott & Spiess se instaló un equipo de absorción para contribuir en la

cubrir la demanda de refrigeración del edificio. La máquina de absorción se encarga de la

refrigeración de una zona del edificio de 415 m2 que se consigue mediante techos fríos y un



sistema de ventilación. La máquina de absorción se encuentra en un área parcialmente

acristalada para que sea visitada por las personas interesadas en el sistema.

El sistema de colectores proporciona calor tanto para la máquina de absorción en la temporada

estival como para la calefacción durante el invierno. En caso de que la temperatura

proporcionada por los captadores sea, una planta de cogeneración (potencia térmica 19,5 kW,

eléctrica 9 kW) suministra el calor adicional. Si aun así no es suficiente, arranca un quemador

de gas de 50 kW.

El agua fría producida se suministra al sistema de techos fríos y al sistema de ventilación a una

temperatura de 13°C.


El sistema de refrigeración aporta en torno al 10% de la carga total del edificio. Debido a la

limitada potencia de la planta de cogeneración, la energía térmica de la unidad no entra en

conflicto con las ganancias del sistema solar. Con este diseño se puede conseguir una gran

utilización tanto del sistema solar térmico como de la planta de cogeneración, evitando los

picos de consumo de electricidad durante el verano.


El coste total de la inversión incluyendo los techos fríos y el suelo radiante fue de 285.000 €. El

proyecto contó con la ayuda del Ministerio Federal de Educación e Investigación.



4.2.16. Sheikh Zayed Desert Learning Center, Abu Dhabi.

Tipo de edificio: Museo.

Localidad: Abu Dhabi, Emiratos Árabes Unidos.

Año: 2012.



Modelo: Sin datos.

COP: Sin datos.



Cobertura solar sobre el total: 20 – 25 % de la carga total.


Figura 4.22. Sheikh Zayed Desert Learning Center, Abu Dhabi.

1‐ Descripción

El edificio Sheikh Zayed forma parte de un gran proyecto turístico sostenible que se está

construyendo en Abu Dhabi, 400 hectáreas de superficie en la que se incluyen hoteles, safaris,

áreas residenciales, etc. Este edificio es un centro de aprendizaje, funcionará como un museo y

un lugar donde aprender sobre el desierto, su clima y biodiversidad y se prevé que atraiga a



más de 1.600 visitantes por hora. El edificio es pionero, tanto en su diseño como en su reducido

impacto al medio ambiente.

Sheikh Zayed Desert Leraning Center es uno de los edificios de gran tamaño más

autosuficientes (14.000 m2), gracias a las sistemas pasivos para aprovechar la ganancia solar,

captadores solares, los paneles fotovoltaicos puede cubrir más del 80% de la demanda de

energía además se han aplicado importantes sistemas de ahorro de agua y de energía. El

edificio ha sido galardonado en el programa LEED ( Leadership in Energy and Enviromental

Design) de USA con el LEED Platinum Standard además de otros premios nacionales.

Figura 4.23. Cubierta del edificio Sheikh Zayed Desert.

Los más de 1100 m2 de captadores solares proporcionan agua a una temperatura de 90°C, que

es almacenada en dos tanques de 13.000 litros cada uno y cuando es necesario se envía el

agua a la máquina de absorción o bien al sistema de ACS. La máquina de absorción produce

agua caliente a unos 15°C que es bombeada al sistema de distribución.


El consumo total del Sheikh Zayed Desert Leraning Center es un 40% menor que cualquier

edificio convencional de su tamaño. Una de las causas es la refrigeración solar, que permite

ahorrar energía eléctrica y disminuir las emisiones de CO2.

Además el consumo de agua es un 80% menor gracias a los sistemas de ahorro y

aprovechamiento del agua que se han utilizado en el edificio.


El coste total del edificio ascendió a 56 millones de euros. No se tiene constancia del coste

exclusivo de sistema de frio solar (captadores + sistema de refrigeración por absorción).



4.2.17. Escuela Superior de Ingeniería, Sevilla

Tipo de edificio: Universidad.

Localidad: Sevilla, España.

Año: 2008.

Tecnología de refrigeración: Absorción de doble efecto.


Modelo: Broad BZH15.

COP: 1,15.

Tipo de captadores: Concentradores lineales de Fresnel.




Figura 4.24. Concentradores lineales de Fresnel en la cubierta de la ESI.

1‐ Descripción

La Escuela Superior de Ingenieros de Sevilla cuenta en la actualidad con cerca de 6.000 alumnos

y 400 profesores. En el año 2008 la compañía energética Gas Natural puso en marcha una

instalación piloto de refrigeración solar en colaboración con la Escuela Técnica Superior de

Ingenieros y con la financiación de Corporación Tecnológica de Andalucía.



El objetivo principal de esta infraestructura, la primera de Europa con concentradores Fresnel y

una máquina de absorción de doble efecto, fue la de disponer de una herramienta de estudio

que permita establecer los parámetros técnicos, económicos y medioambientales del diseño de

este tipo de instalaciones. Además de disponer una instalación de referencia que pueda

demostrar la viabilidad técnica de esta aplicación.

El edificio cuenta en la cubierta con 352 m2 de concentradores lineales de Fresnel que

aprovechando la radiación solar calientan un caudal de 12 m3/h de agua hasta una temperatura

objetivo de 180°C. Si la temperatura excede de los 190°C todos los espejos son dirigidos hacia

abajo por el sistema de control debido a razones de seguridad. El fluido caloportador es

enviado a la máquina de absorción de doble efecto que tiene una capacidad nominal de 174

kW con un COP nominal de 1.34. No obstante la media diaria de la capacidad de refrigeración

en un día normal de funcionamiento es de 135 kW (77% de la capacidad total) con un COP

medio de 1.1 ‐ 1.25. La fracción solar media es de 0,75 pero cuando la planta funciona en un día

nublado, el consumo de gas se incrementa hasta el 60% de la energía necesaria en el generador


Durante un día de funcionamiento normal, la energía media diaria que es necesario aportar al

generador de la máquina es 950 kWh. De los cuales, el 25% es aportado po la caldera de GN

(250 kWh) y el resto es aportado por os captadores solares (700 kWh). La instalación de

captadores solares permite que los 700 kWh diarios no se produzcan en la caldera, evitándose

la emisión de unas 60 toneladas de CO2 al año.


El coste de la instalación rondó los 700.000 euros incluyendo los materiales y la instalación de

estos. El elemento más costoso fue el campo de captadores que superó los 300.000 euros.



4.3. Instalaciones de sistemas por adsorción

4.3.1. Hospital Universitario de Friburgo, Friburgo.

Tipo de edificio: laboratorios.

Localidad: Friburgo, Alemania.

Año: 1999.

Tecnología de refrigeración: Adsorción.


Modelo: Nishiyodo NAK 20/70.

COP: 0,6.

Tipo de captadores: Tubos de vacio.



Volumen de acumulación: 6.000 litros.

Figura 4.25. Captadores solares en la cubierta del Hospital de Friburgo.

1‐ Descripción



En el hospital de la Universidad de Friburgo se gestionan varias instalaciones de laboratorios. En

uno de estos laboratorios hay instalado un sistema de refrigeración solar por adsorción. El área

total refrigerada del edificio es de aproximadamente 360 m2.

Hay dos sistemas de ventilación de caudal variable que emplean intercambiadores de flujo

cruzado para intercambiar energía. En época calurosa, el aire se enfría con el agua fría que

proporciona la máquina de adsorción pudiendo alcanzar el aire una temperatura de 18°C.

Los 230 metros cuadrados de captadores solares proporcionan calor para la máquina de

absorción en la estación estival y en invierno para calentar la renovación del aire. Además

incorpora un depósito de 6.000 litros para agua caliente. Si la temperatura del depósito es

menor que la necesaria, el calor necesario lo proporciona la red de vapor del hospital.

Según las medidas tomadas en 2002, el rendimiento de la máquina en los días de verano estaba

en torno a los 0,6.


Con este concepto de sistema en el que se utiliza de manera constante la red de vapor que

existe en el hospital se reducen las cargas máximas tanto en los consumos de vapor como en la

electricidad en los periodos de máxima carga de refrigeración que coinciden con las máximas

ganancias de los captadores solares.


El coste total de la inversión del sistema alcanzó 352.000 euros en 1999 sin contar con los

costes de monitorización. El proyecto contó con la ayuda del Ministerio Federal de Economía y

Trabajo y de la empresa Sulzer Infra. La ayuda conjunta fue de 262.000 euros.

A parte se conoce que el coste anual de explotación y mantenimiento asciende a 12.000 euros.



4.3.2. Edificios Grupo Sarantis S.A., Viotia.

Edificios Grupo Sarantis S.A., Viotia.

Tipo de edificio: oficina y almacén.

Localidad: Viotia, Grecia.

Año: 1999.


Capacidad de refrigeración: Dos máquinas de 350 kW.

Modelo: Sin datos.

COP: 0,6.


Superficie de captación: 2.700 m2.



Figura 4.26. Superficie de captación del Gr Sarantis, Viotia.

1‐ Descripción

El proyecto se denominó “PHOTONIO” y engloba la instalación de un sistema de aire

acondicionado centralizado que utiliza la energía solar para calentar o enfriar los nuevos

edificios de la empresa.



El espacio climatizado tiene un área de 22.000 m2 y para captar la energía solar se instaló 2.700

m2 de colectores de placa lana selectiva por la empresa SOLE, S.A. Para enfriar este espacio se

necesitan unos 2.700 MWh. Los colectores solares suministran a dos máquinas de adsorción de

350 kW agua entre 70 y 75°C y estas máquinas producen agua a 10°C.

Figura 4.27. Máquinas de adsorción de 350 kW del sistema.

Además se instalaron tres máquinas de 350 kW de aire acondicionado convencionales para

cubrir toda la demanda. En invierno los captadores alimentan directamente a los fancoils que

hay en el edificio, cuando la energía no es suficiente se utiliza una caldera que proporciona la

energía restante necesaria.


Durante el año 2001 se evaluó el comportamiento de la instalación y se observó que la

producción de energía solar fue de 1.719 MWh de los cuales 1.090 MWh fueron en

refrigeración y 629 MWh en calefacción. Lo que hace que la cobertura solar sea del 66%.

Este ahorro en energía eléctrica también supone una gran reducción de las emisiones de CO2.

En el caso del grupo Sarantis se evita la emisión de aproximadamente 2.000 toneladas al año.


El coste total de la inversión ascendió a 1,3 millones de euros, siendo el 50% financiado por el

Programa Nacional para la Energía (del Ministerio griego de Desarrollo).

El proyecto recibió el galardón “Premio Mundial a la Energía en 2001” por ser la tercera mejor

inversión mundial de energía sostenible.



4.3.3. Proyecto MEDICOOL en almacén del grupo HEFAME

Tipo de edificio: Almacén farmacéutico.

Localidad: Santomera, Murcia, España.

Año: 2014.



Modelo: Sin datos.

COP: 0,6.



Cobertura solar sobre el total: Puede llegar al 100% de la carga de refrigeración.


Figura 4.28. Almacén del grupo HEFAME, Murcia.

1‐ Descripción

Medicool es un proyecto financiado por el programa LIFE. Se trata de una colaboración público‐

privada entre la Hermandad Farmacéutica del Mediterráneo (HEFAME), la Consejería de

Universidades, la Agencia de Gestión de Energías de la Región de Murcia (ARGEM) y está

cofinanciado por el programa LIFE+ de la Unión Europea.



El proyecto Medicool, desarrollado entre 2011 y 2014, ha demostrado la implementación

efectiva de una planta de frío solar por adsorción capaz de satisfacer las necesidades de

climatización de un almacén de productos farmacéuticos.

El sistema está compuesto por dos máquinas de adsorción, una de 535 kW y la otra de 675 kW

que cubren la demanda de refrigeración del almacén de 22.500 m2. Los captadores solares

producen la energía necesaria para el funcionamiento de ambas. En primer lugar, cuando la

temperatura empieza a superar los 60°C, la máquina de adsorción de menor tamaño empieza a

funcionar. Para la máquina de 675 kW es necesario alcanzar temperaturas superiores a los

75°C.

Figura 4.29. Máquinas de adsorción y torres de enfriamiento.

A parte de las máquinas de adsorción existe una enfriadora convencional por si la radiación

solar no es suficiente para climatizar el almacén y mantener su temperatura a 25°C y dos torres

de refrigeración de 844 kW cada una.


Los beneficios sociales y medioambientales son numerosos. Durante su primer año de

funcionamiento se ahorró 1.257 MWh de energía eléctrica, lo que supone un ahorro anual de

casi 200.000€. Conforme la tarifa eléctrica aumente, el ahorro también será mayor.



En cuanto al beneficio medioambiental, gracias al uso de la refrigeración solar se consiguen

evitar la emisión de 950 toneladas de CO2 anualmente. Esto equivale a la capacidad de

absorción de 135 hectáreas de bosque.


Las inversiones que se han llevado a cabo para la instalación de la planta Medicool han

ascendido a más de 7 Millones de euros, de los que más de un 75% ha sido gasto en equipos.

Sin embargo las lecciones aprendidas en la construcción y demostración del sistema permiten

estimar un coste de instalación inferior a 4 millones de euros. La diferencia es debida a

complicaciones durante la instalación.

De los 7 millones de euros 5,4 millones fueron aportados por el grupo HEFAME mientras que el

1,6 restante procederá de subvenciones tanto regionales como del programa europeo LIFE.



4.3.4. Restaurante en el ISE de Friburgo, Friburgo.

Tipo de edificio: Restaurante.

Localidad: Friburgo, Alemania.

Año: 2007.


Capacidad de refrigeración: 7,5 kW.

Modelo: SORTECH ACS 05.

COP: 0,44.



Cobertura solar sobre el total: 30% de la carga total de refrigeración.

Volumen de acumulación: Un tanque de 2.000 litros.

Figura 4.30. Instituto de Energía Solar (ISE), Friburgo.

1‐ Descripción

En el año 2007 con la intención de disminuir el consumo por refrigeración del restaurante

situado en el instituto de Energía Solar (ISE) de Friburgo, se instaló un sistema de refrigeración

solar por adsorción para acondicionar una zona de 45 m2.

Para ello se instaló en la cubierta un sistema de captadores solares de placa plana con una

superficie total de 22 m2 que, utilizando la radiación solar consiguen calentar el agua hasta



unos 75°C. Una caldera se encarga de calentar el agua si la radiación solar es insuficiente. La

máquina de adsorción SORTECH ACS de 5,5 kW es alimentada con el agua caliente produciendo

agua fría a 10°C.

El sistema de climatización en verano funciona como un sistema de refrigeración con COP

medio de 0,44, en invierno los captadores solares, o en su lugar la caldera, calientan el agua y

esta se utiliza directamente para la calefacción del local.

Figura 4.31. Captadores solares en la cubierta del ISE.


El Instituto de Energía Solar (ISE) es un ejemplo de eficiencia energética ya que su consumo en

climatización en la mayoría de las zonas es muy reducido gracias a las medidas de enfriamiento

pasivo que componen el edificio.

Sin embargo en zonas como el comedor‐cocina, debido a las altas cargas internas, si es

necesaria la refrigeración. Gracias al uso del sistema de adsorción, la refrigeración se consigue

con un consumo eléctrico muy bajo.


Sin datos.



4.3.5. Shanghai Research Institute of Building Science, Shanghai


Localidad: Shanghay, China.

Año: 2006.



Modelo: SWAC.

COP: 0,3 – 0,4.

Tipo de captadores: Captadores de tubos de vacío.


Cobertura solar sobre el total: 70%

Volumen de acumulación: 2500 litros.

Figura 4.32. Shanghai Research Institute of Building Science, Shanghai.

1‐ Descripción

Este edificio se construyó con la idea de minimizar el consumo energético del mismo. Par ello el

edificio cuenta con energía termosolar (encargada de suministrar energía para el sistema de



refrigeración solar y otra parte para el sistema de ACS), energía fotovoltaica, un sistema

novedoso de ventilación natural y un diseño que le permite aprovechar en mayor medida la luz

natural.

El edificio tiene instalado en la cubierta un sistema de 90 m2 de captadores de tubo de vacío,

orientados al sur‐oeste y que tienen una inclinación de 40° con la horizontal. Los captadores

calientan a una temperatura media de 70,2 °C, esta energía es la que se utiliza para hacer

funcionar las dos máquinas de adsorción. Cuando se produce más agua caliente de la que se

demanda en ese instante, el agua es almacenada en un tanque de 2.500 litros. El COP medio

que se consiguió fue de 0,35, produciendo agua a 8 – 9 °C que es enviada a los diferentes fan‐

coils del edificio.


Con el sistema de refrigeración solar se consiguió un ahorro de energía medio diario de unos

200 kWh, con un rendimiento medio de los captadores de tubo de vacío de 39,7%. Esto supone

un ahorro cerca de 80 MWh de energía eléctrica cada año.


Sin datos.



4.4. Conclusión

Como conclusión, en este apartado se presentará en primer lugar un estudio de las

instalaciones de refrigeración solar por absorción y adsorción. Se compararán un conjunto de

103 instalaciones existentes a lo largo del mundo entre las que se encuentran las que se han

descrito en los apartados anteriores (la lista completa se podrá encontrar en el anexo).

El Ratio L/kW relaciona el volumen de almacenamiento con la potencia de la máquina de

absorción. Es decir, cuanto mayor sea el ratio la instalación tendrá más litros de acumulación

por cada kW nominal de refrigeración de la máquina. La figura 4.33. Contiene una gráfica

donde se aprecia la evolución del ratio L/kW con la potencia de cada instalación y gracias a ella

se puede determinarse como varía el volumen necesario de almacenamiento en función de la

potencia de la instalación.

Figura 4.33. Evolución del ratio L/kW en función de la potencia nominal de refrigeración.

Salvo excepciones, el ratio se mantiene por debajo de 400. Es decir lo normal es que por cada

kW de refrigeración el volumen de acumulación necesario sea menor de 400 litros. También se

aprecia que a partir de los 200 kW el ratio L/kW disminuye drásticamente, por lo que por

norma general se puede afirmar que cuanto mayor sea la potencia de refrigeración del sistema



menor será el ratio L/kW y por lo tanto menor será los litros necesarios por cada kW. Es

importante destacar que el volumen de acumulación necesario también influye la aplicación y

el tipo de edificio en el que se realiza la instalación, ya que puede que ese depósito se utilice en

parte para ACS.Otro ratio que puede dar información importante es el ratio m2/kW que nos

indica los metros cuadrados de captadores que son necesarios por cada kW de refrigeración

solar instalado. La primera clasificación que hay que hacer es en función del tipo de captador

instalado ya que un captador de placa plana necesitará, como norma general, más m2 por kW

que un captador de tubo de vacío. La figura 4.34 contiene un gráfico en el que se muestra el

ratio m2/kW medio de las instalaciones en función del tipo de captador instalado.

Figura 4.34. Evolución del ratio m2/kW en función del tipo de captador solar.

En donde FP son captadores de placa plana, ETC son captadores de tubo de vacío, CPC son

captadores cilindro parabólicos, LFC son concentradores lineales de Fresnel y PTC son

captadores parabólicos de seguimiento solar.

Se obtiene que para captadores de placa plana son necesarios 3,6 m2 por cada kW valor que

desciende hasta los 2,4 m2 por cada kW para captadores de tubo de vacío. Cuando el captador

utilizado es un CPC el valor casi se mantiene (2,36) y para LFC y PTC desciende progresivamente

hasta los 1,55 m2 por kW en PTC.

Los ratios calculados para LFC y PTC no son concluyentes debido al reducido número de

instalaciones analizadas con esos tipos de captadores. Además a esto habría que añadir que en

ocasiones los captadores instalados no solo alimentan a equipo de refrigeración solar, sino que

contribuyen al calentamiento del ACS y otras aplicaciones.



Figura 4.35. Ratio m2/kW en función de la potencia nominal de refrigeración.

La figura 4.35 muestra el ratio m2/kW de cada instalación respecto de la potencia nominal de

refrigeración. No se puede sacar una conclusión clara de la gráfica debido a la gran dispersión

de los datos. Una de las posibles razones a la gran disparidad de valores (sobre todo en las

instalaciones de menor tamaño), incluso para instalaciones con el mismo tipo de captador, es

que se aprovecha la necesidad de captadores solares para instalar más superficie de la

requerida por la refrigeración y así contribuir en aplicaciones como el agua caliente sanitaria. La

figura 4.36 es la misma que la figura 4.35 pero haciendo zoom en el intervalo de potencia

donde se concentra la mayoría de instalaciones (0 ‐ 800 kW). En esta gráfica si se puede intuir

una tendencia decreciente cuando la potencia aumenta pero sigue sin ofrecer datos

concluyentes.



Figura 4.36. Ratio m2/kW en función de la potencia nominal de refrigeración.

Tras la descripción de cada una de las instalaciones y analizar el conjunto de 103 instalaciones

incluidas en el ANEXO puede concluirse que existe una enorme variedad de tamaños,

aplicaciones en la que se usan, precios y características técnicas entre las instalaciones, no solo

entre las explicadas anteriormente sino en todas las existentes en el mundo. Por lo que a

continuación se intentará concentrar la información y dar una visión global acerca de las

instalaciones de refrigeración solar por absorción y adsorción existentes en el mundo.

La figura 4.37 contiene un diagrama donde aparece la distribución de las instalaciones en

función del tipo de aplicación. Una gran parte de las instalaciones de refrigeración solar están

instaladas en edificios de oficina (47%), es el uso más habitual. Si el edificio es de nueva

construcción, normalmente se dimensiona la instalación de frio solar para que cubra la

demanda de cierta parte del edificio y el resto se cubre con un sistema de refrigeración

convencional. La frecuencia de los demás tipos de edificio es muy similar, destacando edificios

residenciales (10%), hoteles (7%) y comercios (7%).



Figura 4.37. Distribución de las instalaciones de refrigeración solar en función del tipo de

edificio.

Uno de los aspectos más importantes y difíciles de analizar es el precio de las instalaciones. El

precio de un kW en una instalación de absorción difiere mucho del precio de un kW en una

instalación de adsorción. Lo mismo ocurre con instalaciones de tamaños diferentes aun siendo

de la misma tecnología.

Un primer paso, también bastante importante, sería conocer el porcentaje que cada elemento

de la instalación aporta al coste total. Está claro que estos resultados no son exactos, son

aproximaciones que nos dan una idea de la distribución de costes en una instalación de

refrigeración solar. En el artículo A., Allouhi (2014) se distinguen entre instalaciones de

pequeña y gran escala. La figura 4.38 Y 4.39 nos representan la distribución de costes entre los

componentes de las instalaciones de pequeña y gran escala respectivamente.

Figura 4.38 Distribución de los costes de una instalación de pequeña escala en función de los

componentes



Figura 4.39 Distribución de los costes de una instalación de pequeña escala en función de los

componentes

Comparando las figuras 4.38 y 4.39 se aprecia como algunos componentes tienen pesos muy

similares en ambas instalaciones. Por ejemplo los colectores aportan un 35% al coste total en

ambos casos, siendo el componente más caro de la instalación. Debido a la gran importancia de

los captadores solares en el coste es muy beneficioso para la refrigeración solar que el precio

de los sistemas de captación solar siga disminuyendo.

En el precio de los enfriadores la diferencia entre la pequeña y la gran escala si es significativa.

El coste de las enfriadoras aumenta mucho con el tamaño en comparación con el resto de

componentes y es por eso que su porcentaje en el coste de las instalaciones de gran escala sea

superior al de las instalaciones de pequeña escala (27 y 15% respectivamente).

En cuanto a los equipos auxiliares ocurre lo contrario. El peso en el coste de instalaciones

pequeñas es mayor que en instalaciones grandes. La mayoría de los equipos auxiliares como

acumuladores, quemadores auxiliares, torres de refrigeración, válvulas y bombas son

necesarios en cualquier tipo de instalación. Como el precio de mayoría de los quipos auxiliares

no aumenta tanto con el tamaño como los enfriadores, el porcentaje en el coste en pequeñas

escala es mayor que en el de gran escala.

Existe una gran dificultad en dar un coste estimado a la instalación completa de un sistema de

refrigeración, debido a la gran dependencia de este con el tamaño de la instalación y a la

variación de coste que han sufrido tanto los sistemas de absorción y adsorción como los

captadores solares. Aun así, A., Ghafoor (2014) obtuvo unos ratios del coste del sistema de

refrigeración solar que pueden dar una idea del precio. Para los sistemas de absorción con

bromuro de litio que utilizan colectores de placa plana el coste total es de 1500 – 2000 €/kW,

donde se incluyen los costes de colectores, enfriadoras, tanque de almacenamiento, torre de



refrigeración, accesorios y montaje. Para sistemas de adsorción usando captadores de placa

plana el ratio fluctúa, dependiendo del tamaño entre otros factores, entre 2000 y 2500 €/kW.

Si en vez de captadores de placa plana, se utilizan captadores de tubo de vacío el precio se

incremente en torno a 300 – 600 €/kW.



Capítulo 5: RESUMEN Y CONCLUSIÓN

5.1 Resumen de la tecnología

A día de hoy, el interés en la búsqueda de nuevas fuentes de energía alternativas a los

combustibles es máximo. Con el objetivo de disminuir progresivamente la dependencia

energética con respecto a los combustibles fósiles se están llevando a cabo numerosos

proyectos y planes que fomentan el desarrollo de nuevas fuentes de energía, más sostenibles y

respetables con el medio ambiente. En la última década, muchos de estos planes se han

centrado en el consumo energético del sector residencial, desarrollándose tecnologías

sostenibles como captadores solares y placas fotovoltaicas, entre otras, que ayudan a disminuir

el consumo doméstico.

Desde hace años, la demanda de energía para refrigeración se está incrementándose en

muchas zonas del mundo como zonas de climas moderados con altos niveles de desarrollo (la

mayoría de los países de Europa) o como en países como China donde la calidad de vida h

aumentado considerablemente. Tanto es así que en muchos países miembros de la UE ha

cambiado el pico anual de consumo eléctrico y ha pasado del invierno al verano.

Éstos son los principales factores que justifican el creciente desarrollo e interés de los sistemas

de refrigeración solar, los cuales consumen energía solar en sustitución de combustibles

tradicionales o energía eléctrica, cuyo consumo se reduce más de una sexta parte con respecto

a la refrigeración tradicional. Una característica importante y que beneficia mucho a estos



sistemas es el acoplamiento de la carga máxima de refrigeración con el momento de máxima

radiación y por lo tanto máxima capacidad de refrigeración.

A lo largo del capítulo 2 se han clasificado, descrito, analizado y explicado las distintas

tecnologías de refrigeración solar. De entre todas ellas se destacan principalmente 3

tecnologías que se recogen en la tabla 5.1.

Absorción

Adsorción

Evaporativa con

desecantes

Simple efecto Doble efecto Solido Líquido

Rango de potencia

(kW) 4,5 ‐ 11.000 10 ‐ 520 50 ‐ 450

COP 0,3 ‐ 0,77 1,1 ‐ 1,45 0,3 ‐ 0,7 0,3 ‐ 0,65 0,6 ‐ 1,5

Tª de accionamiento

(C°) 65 ‐ 90 125 ‐ 160 55 ‐ 90 45 ‐ 90

Tipo de colectores FPC ‐ ETC ETC ‐ CPC FPC ‐ ETC FPC ‐ SAC ‐ ETC

Tabla 5.1. Resumen de las tecnologías de refrigeración solar.

La refrigeración por absorción es la más extendida de las tres tecnologías, la sigue la

refrigeración por adsorción y por último la refrigeración evaporativa con desecante. De entre

estas tres tecnologías en este proyecto se han desarrollado las dos que actualmente son más

utilizadas, los equipos de refrigeración por absorción y por adsorción.

Analizando los datos de la tabla 5.1, en especial el COP de cada tecnología, se podría concluir

que dada su bajo rendimiento estos equipos no pueden competir con los equipos de

refrigeración por compresión, que tienen un COP superior a 3,5. Pero hay que analizar no solo

el rendimiento, sino los costes de producción de la energía que se consume. Para los equipos

de compresión la energía que consume es eléctrica, con su correspondiente precio, sin

embargo, el consumo energético mayoritario de los sistemas de refrigeración solar es gratis o

de valor muy bajo (energía solar o energía térmica desechable proveniente de otro proceso).

Una vez analizados sus ventajas frente a la refrigeración convencional, hay que destacar las

principales desventajas de las máquinas de absorción y adsorción y de toda la refrigeración

solar en general. Las máquinas de absorción y adsorción tienen un elevado tamaño y peso en

comparación con los equipos de compresión. Pero sobre todo, la mayor desventaja de estos

sistemas es su elevado coste inicial, que puede ser entre tres y cuatro veces superior al de los

equipos de compresión.



Como desventaja funcional más importante de los equipos de absorción y adsorción, a parte de

su bajo rendimiento, es la necesidad de instalar torres de refrigeración donde se evacua e calor

del proceso absorbido por el agua de condensación. Desde hace años, se ha incrementado el

interés en desarrollar máquinas condensadas con aire y que mantengan rendimientos similares

a las condensadas por agua. El objetivo de este interés es facilitar la integración de los equipos

en el sector residencial y en el de la automoción, ya que en estos sectores la necesidad de

instalar una torre de refrigeración hace casi inviable la integración de estas tecnologías.

5.2 Resumen fabricantes

Hay que diferenciar entre fabricantes de absorción y adsorción. El número de fabricantes de

absorción es más elevado que el de adsorción debido a la mayor presencia de equipos de

absorción en el mercado. Tanto para absorción y adsorción la mayoría de los fabricantes son

europeos (Alemania principalmente) y asiáticos.

Casi la totalidad de fabricantes de absorción ofertan máquinas que trabajan con Bromuro de

Litio y agua y en algunos pocos casos con amonio y agua. En cuanto a los fabricantes de

adsorción utilizan principalmente gel de sílice y agua, aunque también existen máquinas de

adsorción con zeolita y agua.

Las gamas de potencias de cada tecnología vienen en la tabla 5.1. Es fácil de apreciar como la

gama de potencia de las máquinas de absorción es mucho más amplia. Para instalaciones

mayores de 500 kW en donde se pretenda usar máquinas de adsorción, al no existir máquinas

de potencias superiores, se opta por el acoplamiento de varias máquinas de menor tamaño.

En cuanto a los fabricantes de absorción, no solo son superiores en número sino también es

superior las distintas tipos de máquinas que se ofertan. Existen máquinas de absorción de

simple efecto y de doble efecto, existen máquinas accionadas por vapor, agua caliente, gases

de escape o por llama directa. Muchas clases de máquinas de absorción no están diseñadas

para la refrigeración solar. Una aplicación diferente al frío solar y que también es muy

interesante es la trigeneración. La trigeneración se define como la producción de calor,

electricidad y frío desde una misma fuente de energía. La trigeneración ha sufrido un desarrollo

importante en los últimos años, existiendo numerosas instalaciones en el mundo (la mayoría de

gran tamaño).



Tanto para absorción como adsorción el rango de potencias más demandado es 60‐130 kW.

Son máquinas de potencia media que suelen instalarse para reducir el consumo pero no para

cubrir la demanda completa de climatización. Las dimensiones aproximadas de una máquina

(tanto de adsorción como de absorción) que está dentro de este rango de potencia son 1,3

metros de largo, 1,6 de ancho y 2,1 metros de altura. En el COP nominal característico de las

máquinas más demandadas si hay que diferenciar entre absorción y adsorción. Las máquinas

de absorción (de simple efecto) de este rango de potencias tienen un COP nominal que puede

llegar a 0,7 en determinados fabricantes como Yazaki, mientras que para máquinas de

adsorción de estas potencias el COP nominal más altos que se encuentra es 0,65 en las

máquinas fabricadas por SorTech.

5.3. Resumen Instalaciones

Las instalaciones existentes tanto de absorción como de adsorción se encuentran

principalmente en Europa, seguida de Asia y Norte américa. El clima mediterráneo es idóneo

para el frío solar, ya que los veranos son calurosos, con alta radiación solar, y los inviernos

suelen ser suaves y es por eso que los países donde el número de instalaciones es mayor son

España e Italia. Aunque el clima no sea tan beneficioso como el mediterráneo, la existencia de

numerosos fabricantes alemanes ha provocado que en Alemania existan también un gran

número de instalaciones de refrigeración solar.

La mayoría de sistemas de absorción y adsorción están instalados en edificios de oficinas y, en

una menor proporción, en residencias, hoteles y comercios. El coste de estos sistemas y su

distribución entre elementos que componen la instalación dependen en gran medida del

tamaño de la instalación. Los elementos con mas peso en el coste son los colectores solares, un

35 % en grandes y pequeñas instalaciones. Otros componentes con un gran porcentaje en el

coste son las enfriadoras de absorción o adsorción y los sistemas auxiliares.

Como norma general, las instalaciones de adsorción necesitan una temperatura menor que las

de adsorción. Las temperaturas típicas de diseño son en torno a los 70 – 75°C para las

instalaciones de adsorción y de 85 – 90°C para las de absorción. Por otro lado, los rendimientos

(COP) típicos de las instalaciones de absorción son superiores que las de adsorción, 0,55 ‐ 0,7

frente a 0,45 ‐ 0,6 de las instalaciones de adsorción.

La relación superficie de captadores y potencia nominal de refrigeración depende del tipo de

captador utilizado. Para los más comunes, captadores de placa plana y de tubo de vacío la



relación m2/kW está en torno a 3,6 y 2,5 respectivamente. Por ejemplo, para una instalación

tipo de 120 kW se necesitarían aproximadamente 430 m2 de captadores de placa plana o 300

m2 de captadores de tubo de vacío.

Como se ha mencionado antes, es muy poco común que un sistema de refrigeración solar por

absorción o adsorción cubra la demanda completa de un edificio, el porcentaje típico de

demanda cubierta suele estar entre 25 y 60%, dependiendo de la instalación y del tipo de

edificio.

5.4. Conclusión

Si bien es verdad que existe un variado mercado de fabricantes y que en los últimos años el

número de instalaciones ha seguido aumentando, los sistemas de refrigeración solar aún no

están al mismo nivel competitivo que los sistemas de compresión. Existen varias causas y la

mayoría tienen que ver con los defectos de estos sistemas frente a los tradicionales.

La primera causa es el elevado coste inicial de los equipos y de la instalación (3 o 4 veces

superior que la instalación de compresión). Durante los últimos diez años, el coste de los

captadores se ha reducido considerablemente, si se mantiene el esfuerzo en desarrollar y

mejorar los sistemas de captación, reduciendo su coste y aumentando el rendimiento, afectará

positivamente al mercado de la refrigeración solar. Además, debido a la reducción de las

reservas de petróleo y otros combustibles y su encarecimiento se espera un progresivo

aumento del coste de la electricidad. Este hecho beneficia en gran medida a los sistemas de

absorción y adsorción los cuales, a diferencia de los sistemas de refrigeración por compresión,

tienen un consumo muy reducido de electricidad. Por otro lado, si se mantienen el interés en

los sistemas de adsorción y absorción, con el tiempo los sistemas serán optimizados y sus

costes se reducirán.

Otra causa importante es la necesidad de gran cantidad de radiación solar para operar, por lo

que en zonas que no tengan muchas horas de sol al año la rentabilidad de estos equipos

desciende. Por otro lado, los edificios en los que se quiera instalar un sistema de refrigeración

solar necesitan una gran superficie libre en la cubierta para la instalación de captadores solares,

en torno a 3,6 m2 por kW. Aunque la necesidad de instalar captadores solares permite diseñar

sistemas integrados capaces de refrigerar y suministrar energía para el agua caliente sanitaria,

reduciendo el consumo eléctrico o de combustible del sistema de ACS.



Otras causas destacables son su desconocimiento, incluso para personas del sector de la

refrigeración. No existen muchos profesionales que sepan trabajar con estas tecnologías y los

estándares guías o herramientas de diseño son muy reducidas.

A pesar de los inconvenientes frente a la refrigeración por compresión, la refrigeración por

absorción y adsorción tienen un futuro muy prometedor gracias a su bajo consumo eléctrico,

poco mantenimiento y su respeto por el medio ambiente gracias a que no usa refrigerantes que

sean dañinos ni tóxicos.



ANEXO

Pais CiudadNombre de la

instalaciónAplicación Tecnología

Potencia nominal

dede refrigeración

(kW)

Tipo de captadorÁrea de captación

(m )

Tanque de

almacenamiento

(L)

Contribución de la

Inst. de

refrigeración solar

(%)

Potencia de

refrigeración

auxiliar (KW)

1 Australia Ipswich Ipswich Hospital Hospital Absorción 300Parabólico de

seguimiento solar560 6000

2 Australia Melburne Echuca Hospital Hospital Absorción 500 Tubo de vacío 300 10000

3 Austria Eberstalzell Sunmaster Office Absorción 80 Placa plana 1000 85000 70% 35

4 Austria Gleisdorf Rathaus Gleisdorf Office Absorción 35 Placa plana 240 4500

5 Austria GleisdorfFeistritzwerke

GleisdorfOffice Absorción 24 Placa plana 100 20000

6 Austria Graz Fa. Para Office Absorción 105 Placa plana 350 2000

7 Austria Haid Ferngas OÖ Office Absorción 70 Tubo de vacío 70 1000

8 Austria Rohrbach BH Rohrbach Office Absorción 30 Placa plana 120 4000 0,23 100

9 Austria Saxen Gasokol Office Absorción 30 Placa plana 85 9000

10 Austria St. Veit a.d. Glan General Solar Office Absorción 35 Placa plana 77 1000

11 Austria TrofaiachRaiffeisenbank

TrofaiachOffice (bank) Absorción 70 Placa plana 100 18300

12 Belgio BrusselsRenewable Energy

HouseOffice Absorción 35 Placa plana 81,1 4000

13 Canada OntarioOxford Gardens

Retirement

Retired people

houseAbsorción 105 Tubo de vacío 520 9000 315

14 China Beijing Tianpu Office Absorción 200 Tubo de vacío 1018

15 China Jiangmen (Canton) Multiuse Absorción 100 Placa plana 500

16 China QingdaoOlympic Village

Logistic Center

Logistic/Office

centerAbsorción 500 Placa plana 670

17 China Shanghay

Shanghai Research

Institute of

Building Science

Office Adsorción Placa plana 90 2500

INSTALCIONES DE REFRIGERACIÓN SOLAR POR ABSORCIÓN Y ADSORCIÓN

PFC Análisis de Sistemas de Refrigeración Solar por Absorción y Adsorción.

Jose Antonio Vicente Soltero ANEXO Página 197‐ 1



Potencia nominal

dede refrigeración

(kW)


(m )

Tanque de

almacenamiento

(L)

Contribución de la

Inst. de


(%)

Potencia de

refrigeración

auxiliar (KW)


18 ChinaRushan

(Shandong)Solar Energy Hall Exhibition hall Absorción 176 Tubo de vacío 540 12000

19 Cyprus NicosiaLa panadería L’

Amor Rougebakery Absorción 70,3 Tubo de vacío 120 6800 59%

20 Denmark Skive

Skive municipal

administration

building

Office Absorción 70 Placa plana 265 40000 0,15 400

21 Dubai Dubai office ESAB Office Absorción 60 Tubo de vacío 161 30%

21 France Argenteuil Usine Givaudan Office Absorción 105 Tubo de vacío 300

22 France Banyuls Cave GICB Winecellar Absorción 52 Tubo de vacío 130 1000 100%

23 FranceBasse Terre

(Martinique)DIREN Office Absorción 35 Tubo de vacío 123 0 0,38 57

24 France Le Port TECHNIFROID Industry Absorción 35 Placa plana 100

25 France MaclasRésidence du Lac /

SIELresidence Absorción 10 Tubo de vacío 24

26 FrancePort‐Louis

(Guadaloupe)

High Quality

Environmental

labelled high

school

School Absorción 175 Tubo de vacío 430 3000

27 FranceSaint Denis

(Réunion)

Kristal ‐ llE DE La

RréunionOffice Absorción 35 Tubo de vacío 90 500

28 FranceSaint Pierre

(Réunion)IUT St Pierre LPBS University Absorción 30 Placa plana 90 1500

29 France Sainte Maxime Cultural center Public building Absorción 35 Tubo de vacío 90 1500

30 France Sophia Antipolis CSTB Office & Labo Absorción 35 Tubo de vacío 90 300 47% 40

31 France Sophia Antipolis Usine GALDERMA Office Absorción 210 Tubo de vacío 570 1000

32 France Talence ISTAB Laboratory Absorción 35 Tubo de vacío 90 1500

33 France Vignola (Corse) CRES Office Absorción 35 Tubo de vacío 90





Potencia nominal

dede refrigeración

(kW)


(m )

Tanque de

almacenamiento

(L)

Contribución de la

Inst. de


(%)

Potencia de

refrigeración

auxiliar (KW)


34 Germany Berlin

Press and

Information

Centre of the

German

Government

Office Absorción 44 Tubo de vacío 348 1600

35 Germany BerlinMinistery for

Traffic, Building Office Absorción 70 Placa plana 229 6000

36 Germany Friburgo Restaurant Restaurant Adsorción 5,5 Placa plana 22 2000 30%

37 Germany Friburgo

Hospital

Universitario de

Friburgo

Hospital Adsorción 70 Tubo de vacío 230 6000 0,32

38 Germanykarlsbad‐

LangensteinbachParadigma Office Absorción 54 Cilindro parabólico 180

39 Germany Köln Wollferts Office Absorción 70 Tubo de vacío 176

40 Germany Langenau Ott & Spies Office Absorción 35 Tubo de vacío 45 2000 0,1

41 Germany MiesbachRaiffeisenbank

Miesbachoffice bank Absorción 20 Placa plana 100 7500

42 Germany OberhausenFraunhofer

UmsichtOffice & Labo Absorción 58 Tubo de vacío 108

43 Germany Rodewisch IT‐school Classrooms Absorción 32 Placa plana 100

44 Greece Athènes American college I Office Absorción 168 Tubo de vacío 615

45 Greece AthènesSolar Lab

DemokritosOffice Absorción 35 Placa plana 160

46 Greece CretaHospital general

de SitiaHospital Absorción 70 Placa plana 500 15000 0,58

47 Greece CretaHotel Rethimno

VillageHotel Absorción 105 Placa plana 448 20000

48 Greece HeraklionAyuntamiento de

KazantzakisOffice Absorción 125 Placa plana 300 20000 78% 160

49 Greece RethymnoRethymno Village

hotelHotel Absorción 105 Placa plana 448

50 Greece ViotaOficinas Grupo

SarantisOffice Adsorción 750 Placa plana 2700 0,66





Potencia nominal

dede refrigeración

(kW)


(m )

Tanque de

almacenamiento

(L)

Contribución de la

Inst. de


(%)

Potencia de

refrigeración

auxiliar (KW)


51 India Haryana

Solar System Solar

Energy Center in

Gurgaon

Laboratory Absorción 100 Cilindro parabólico 288

52 Italy Bolzano EURAC Education center Absorción 300 Tubo de vacío 615 10000 0,32 930

53 Italy Bolzano Luigi Einauidi Education center Absorción 300 Tubo de vacío 595 8000 340

54 Italy Bolzano San MaurizioNurse training

centerAbsorción 250 Tubo de vacío 550 8000 555

55 Italy BolzanoFire Station

Bolzano

Firefighters

headquarterAbsorción 175 Placa plana 105 12600 145

56 Italy Como Como Municipality Offices Absorción 480 Tubo de vacío 340

57 Italy Como Pubblic Library Library Absorción 280 Tubo de vacío 260

58 Italy Correggio Fortec srl Industry Absorción 44 Tubo de vacío 63

59 Italy ImolaScuola media

ecosostenibileSchool Absorción 35 Tubo de vacío 70

60 Italy Pergine Baxter Office Absorción 105 Tubo de vacío 240 47% 120

61 Italy RomaMETRO Cash &

Carry

Wholesale, offices

and canteenAbsorción 700 Placa plana 3000 30000

62 Italy Trento

Centro de

Innovación de

negocios

Office Absorción 108 Placa plana 265 4000 0,7

63 Jamaica Kington Digicel Offices Office Absorción 600 Placa plana 982 11000 0,5

64 Kosovo PristinaEAR‐Tower

PristinaInvestigación Absorción 108 Placa plana 227 4000

65 Kosovo PristinaBureaux Union

EuropéenneOffices Absorción 90 Placa plana 227 4000 0,75 30

66 Portugal SintraCentrale contrôle

traffic autoroutierOffice Absorción 70 Cilindro parabólico 250





Potencia nominal

dede refrigeración

(kW)


(m )

Tanque de

almacenamiento

(L)

Contribución de la

Inst. de


(%)

Potencia de

refrigeración

auxiliar (KW)


67 Portugal LisbonCGD Caixa Geral

de DepósitosOffice (bank) Absorción 545 Placa plana 1579 20000

68 Singapur SingapurUnited World

CollegeSchool Absorción 1500 Placa plana 3900 60000 0,45

69 Spain ArteixoInditex head

officesOffice Absorción 170 Placa plana 1620 60000 0,15

70 Spain BarakaldoSocial & Cultural

Centre ClaraAuditorium Absorción 229 Placa plana 150

71 Spain BarcelonaFabrica del Sol

BuildingOffice Absorción 105 Tubo de vacío 120

72 Spain BarcelonaPeracamps‐Public

Health AgencyLaboratories Absorción 35 Placa plana 81 6000 4% 323

73 Spain BenidormBelroy palace

HotelHotel Absorción 125 Tubo de vacío 345 0,3

74 Spain canariasHotel IFA

continentalHotel Absorción 175,8 Placa plana 2700 45000

75 Spain canariastechnological

instituteoffice Absorción 35,2 Placa plana 68,4 6000

76 Spain Cornelia del VallèsSiemens

ControlmaticOffice Absorción 105 Cilindro parabólico 214

77 Spain Derio Laia hotel Hotel Absorción 105 Placa plana 160 600

78 Spain Derio Residence Residence Absorción 10 Tubo de vacío 21,6 600 100%

79 Spain El Oso FONTEDOSO Industry Absorción 105 Placa plana 504 15000 0,65

80 Spain Fustinana Maison de retraiteRetired people

houseAbsorción 105 Tubo de vacío 102

81 Spain MadridFundacion

Metropoli BuildingOffice Absorción 105 Tubo de vacío 72

82 Spain MadridDaoiz y Velarde

Sport CentreSport Centre Absorción 170 Tubo de vacío 507

83 Spain MadridViessmann Head

OfficesOffice Absorción 105 Placa plana 111





Potencia nominal

dede refrigeración

(kW)


(m )

Tanque de

almacenamiento

(L)

Contribución de la

Inst. de


(%)

Potencia de

refrigeración

auxiliar (KW)


84 Spain MadridUniversity of

Carlos IIILabo Absorción 35

Placa plana y Tubo

de vacío100 2000

85 Spain Madrid TRASLUZ Office Absorción 390 Tubo de vacío 204

86 Spain Madrid

Edificio de

producción

vegetal fitotécnia

Investigación Absorción 17,6 Placa plana 83,4 3000

87 Spain Malaga residence residence Absorción 10 Placa plana 34 0,81

88 Spain MurciaAlmacenes Grupo

HEFAMEWarehouse Adsorción 1210 Tubo de vacío 3600 0,85

89 Spain Málaga Isofoton Offices Office Absorción 35 Tubo de vacío 200 10000

90 Spain Pamplona Cener Offices Office Absorción 350 Tubo de vacío 240

91 SpainSantiago de

CompostelaStella‐Feuga Office Absorción 115 Placa plana 600 0,2

92 Spain Seville ESI University Absorción 175Lineales de

Fresnell352

93 Spain SevilleUniversity of

SevillaLaboratory Absorción 35 Placa plana 151 0,11

94 Spain TarragoneUniversity Rovira i

Virgili CREVEROffice Absorción 35 Tubo de vacío 96 5000

95 Spain Toledo

Education

Department

Regional

Office Absorción 252 Tubo de vacío 750

96 Spain Valencia office Office Absorción 10 Placa plana 45 2500 27%

97 Spain Valencia SRB Energy Office Absorción 162 Placa plana 660 10000

98 Spain ValladolidCARTIF I, Boecillo

Technology ParkOffice Absorción 35

Placa plana y Tubo

de vacío77,5 8000 1

99 South African Pretoria hospital Moot Hospital Absorción 35 Tubo de vacío 200 6000 0,45





Potencia nominal

dede refrigeración

(kW)


(m )

Tanque de

almacenamiento

(L)

Contribución de la

Inst. de


(%)

Potencia de

refrigeración

auxiliar (KW)


100 Turkey DalamanIberotel Sarigerme

ParkHotel Absorción 150

Parabólico de

seguimiento solar180

101 UAE Abu Dahbi

Sheikh Zayed

Desert Leraning

Center

Museum Absorción 400 Placa plana 1134 26000 0,25

102 UAE Dubai Esab Offices Office Absorción 60 Tubo de vacío 200 50%

103 USA ArizonaDesert Mountain

Hight SchoolSchool Absorción 1750 Placa plana 4865 34500 0,65





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