7/25/2019 Termodinamica - Metodos Refrigeración

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El sistema de refrigeración por absorción es un medio de producir frío que, aligual que en el sistema de refrigeración por compresión, aprovecha que lassustancias absorben calor al cambiar de estado, de líquido a gaseoso(refrigerante).

Así como en el sistema de compresión el ciclo se hace mediante un compresor,en el caso de la absorción, el ciclo se basa físicamente en la capacidad quetienen algunas sustancias, como el bromuro de litio, de absorber otrasustancia, tal como el agua, en fase de vapor.

1. Funcionamiento

En los sistemas de refrigeración por absorción se diferencia entre dos circuitos,el circuito del refrigerante: “compresor trmico!, condensador " evaporador, "el circuito del solvente entre el absorbedor " el generador (separador).

#ircuito $El refrigerante no es comprimido mec%nicamente, sino que en el A&'&E*es absorbido por un líquido solvente en un proceso e+otrmico dando comosolución “refrigerantesolvente! (líquido).

Esta solución luego es transferida al -EEA* a un nivel de presión superiormediante una simple bomba. (/a energía necesaria para aumentar la presión

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de un líquido mediante una bomba es despreciable en comparación con laenergía necesaria para comprimir un gas en un compresor).

En el -EEA*. /a solución refrigerantesolvente es llevado a ebullición,gracias a una aportación de calor asegurada por un quemador (traba0ocalórico) lo que provoca que el 1uido refrigerante se vaporice " se separe del

solvente ba0o presión mu" alta.

A partir de este punto, el proceso de refrigeración es igual al de un sistema derefrigeración por compresión. 2or esto, al sistema de absorción " generador sele denomina tambin 3compresor trmico3.

#ircuito 4

El refrigerante es enviado hacia el #*E'A*5 en donde a presión mu"alta el refrigerante se condensa por enfriamiento gracias al aire e+terior (seentrega calor al depósito caliente).

El refrigerante líquido luego de pasar por la 67/68/A *E E92A'; se dirigehacia el E6A2A*.

/a presión del refrigerante en el E6A2A* es mu" ba0a, lo que causa que elrefrigerante se vaporice a temperatura ba0a absorbiendo calor del depósito frio.

2ara completar el ciclo el refrigerante como vapor pasa de nuevo por elA&'&E*, " es absorbido por el solvente proveniente de la separaciónanterior que se produ0o en el -EEA*.

2. Caracteristicas

6enta0as

• ne+istencia de elementos móviles.

• Alta <abilidad.

• *ilatado n=mero de horas de funcionamiento, sin revisiones ni averías.

• Escaso mantenimiento " pocos controles.

• >enores costes de e+plotación " reducción de la demanda punta deelectricidad.

•

?%cil integración en procesos industriales.• 8so de refrigerantes no agresivos con la capa de o@ono.

• mposibilidad total de descargas de gases nocivos o peligros hacia laatmósfera.

nconvenientes

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• El precio del sistema de absorción es ma"or que el de un sistemaconvencional, aunque se amorti@a m%s r%pidamente por su ba0oconsumo de energía " mantenimiento.

• endimiento menor que en el mtodo por compresión (,B frente a C,C),sin embargo, en algunos casos compensa el que la energía proveniente

de una fuente calórica sea m%s económica o incluso residual.

• /a cristali@ación, aunque es un problema que puede resolverse sinsustitución de elementos, =nicamente con mano de obra " en cuestiónde pocas horas.

• /os aparatos son m%s voluminosos " requieren inmovilidad.

3. Refrigerantes

8na venta0a notable de los sistemas de absorción es que el refrigerante no es

un 1uoroclorocarbono. /a me@cla de refrigerante " solvente en aplicaciones deaire acondicionado " para temperaturas ma"ores a D# es agua " bromuro delitio (/i&r).

En aplicaciones para temperaturas hasta FD# es amoniaco (G H ) " agua.Gasta ho" no se han encontrado otras me@clas apropiadas para estasaplicaciones, aunque se est%n desarrollando sistemas de adsorción , en los queel refrigerante es absorbido en matrices sólidas de ceolitos.

Agua &romuro de /itio (/i&r)

6enta0as nconvenientes

El refrigerante agua tiene una altacapacidad calorí<ca

El sistema no puede enfriar atemperaturas menores del punto decongelación de agua

/a solución de bromuro de litio noes vol%til

El bromuro de litio es solvente en aguasólo limitadamente

/as sustancias no son tó+icas niin1amables

El vacío demanda una altaimpermeabilidad del sistema

Amoniaco (GH ) Agua

6enta0as nconvenientes

El refrigerante amoniaco tiene unaalta capacidad calorí<ca

2resión mu" alta del refrigerante(tuberías m%s gruesas)

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Agua &romuro de /itio (/i&r)

Aplicaciones de temperaturas mu"ba0as, hasta FD#

6olatilidad del solvente (es necesariauna recti<cación)

2ropiedades mu" buenas de

transferencia de calor " masa  Io+icidad del amoniaco

4. Comparación

El rendimiento es menor que en el mtodo por compresión (,B frente a C,C ),sin embargo en algunos casos compensa el que la energía proveniente de unafuente calorí<ca sea m%s económica, incluso residual o un subproductodestinado a desecharse. Iambin ha" que tener en cuenta que el sistema decompresión, utili@a normalmente la energía elctrica, " cuando sta llega a latoma de corriente lo hace con un rendimiento inferior al 4CJ sobre la energíaprimaria utili@ada para generarla, lo que reduce mucho las diferencias derendimiento.

Al calor aportado al proceso de refrigeración se le suma el calor sustraído de la@ona enfriada. #on lo que el calor aplicado puede volverse a reutili@ar. 'inembargo, el calor residual se encuentra a una temperatura m%s ba0a (a pesarde que la cantidad de calor sea ma"or), con lo que sus aplicaciones pueden

reducirse./os aparatos son m%s voluminosos " requieren inmovilidad (lo que no permitesu utili@ación en automóviles, lo que sería mu" conveniente como ahorro deenergía puesto que el motor tiene grandes e+cedentes de energía trmica,disipada en el radiador).

5. Aplicaciones

Este mtodo por absorción solo se suele utili@ar cuando ha" una fuente decalor residual o barata, por lo que la producción de frío es mucho m%seconómica " ecológica, aunque su rendimiento es bastante menor. En estos

sistemas la energía suministrada es, en primer lugar, energía trmica./as m%quinas de absorción tienen unas aplicaciones mu" determinadas enaquellos pro"ectos en los que e+iste la posibilidad de obtener e1uentestrmicos gratuitos.

En caso contrario, los estudios de viabilidad demuestran periodos deamorti@ación m%s largos que las m%quinas de compresión convencionales, "a

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que los #2 obtenidos en m%quinas de absorción sólo son rentables si laenergía trmica de calentamiento no tiene coste económico ninguno.

/os tres grandes grupos de usuarios en el mercado del frío son:

• ndustria agroalimentaria.

• Aplicaciones industriales no alimentarias.

•  Iransporte refrigerado.

E+isten tres tipos principales de instalación con obtención de 1uentes trmicosresiduales o gratuitos en los que se recomienda ma"oritariamente lainstalación de m%quinas de absorción.

• nstalaciones con #ogeneración para 2roducción de Agua #aliente ">otores de #ombustión

• nstalaciones con #ogeneración para 2roducción de 6apor " #alderas de2ost #ombustión

• nstalaciones con Energía 'olar