REFRIGERACION POR ABSORCION

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Sistema de refrigeracin por absorcin

Funcionamiento de una mquina de aire acondicionado a absorcin

Desde hace ms de veinte aos, las mquinas comercializadas de ms rendimiento

(japonesas o construidas bajo licencia en los Estados Unidos) son o bien las de tipo

amonaco / agua, o "de efecto simple", o bien mquinas agua / bromuro de litio, o "de

doble efecto".

Refrigeracin con Amonaco

El amonaco tiene un coeficiente de transferencia de calor mayor que el R-22, por sus propiedades termodinmicas y de transporte

La refrigeracin es un proceso conocido de mucho tiempo atrs.

En el siglo XII los chinos utilizaban mezclas de salitre con el fin de enfriar agua; en los siglos XVI y XVII, investigadores y autores como Boyle, Faraday

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(con sus experimentos sobre la vaporizacin del amonaco) hacen los primeros intentos prcticos de produccin de fro.

En 1834, Perkins desarrolla su patente de mquina frigorfica de compresin de ter y en 1835 Thilorier fabrica nieve carbnica por expansin; Tellier construy la primera mquina de compresin con fines comerciales, Pictet desarrolla una mquina de compresin de anhdrido sulfuroso.

El Amonaco fue el primer refrigerante utilizado en plantas de refrigeracin por medio de compresin mecnica en 1876 por Carl von Linde.

Desde entonces, se ha venido utilizando en grandes plantas de refrigeracin como son lecheras, cerveceras, rastros y otros lugares con gran-des demandas de enfriamiento.

Al da de hoy, el amonaco permanece como el refrigerante ms utilizado en sistemas de refrigeracin industrial para procesar y conservar la mayora de los alimentos y bebidas.

El amonaco ha estado en el liderazgo de los avances de la tecnologa en refri-geracin, siendo parte esencial del procesamiento, almacenamiento y logstica de distribucin de los alimentos.

Clasificado por ASHRAE con R-717, dentro del grupo de refrigerantes natura-les, no destruye la capa de ozono y no contribuye al efecto invernadero asocia-do al calentamiento global.

De hecho el amonaco, es un compuesto encontrado en la naturaleza comn-mente.

Es esencial en el ciclo del nitrgeno de la tierra y su liberacin a la atmsfera es inmediatamente reciclada.

Esto lo hace consistente con los acuerdos internacionales respecto a la reduc-cin del calentamiento global y destruccin de la capa de ozono.

Una adecuada evaluacin del impacto ambiental de los refrigerantes y los sis-temas de refrigeracin requiere la consideracin tanto de su impacto directo como indirecto en el calentamiento global.

Directamente los sistemas de refrigeracin contribuyen al calentamiento glo-bal, a travs del efecto invernadero causado por las fugas de gases refrigeran-tes.

Indirectamente contribuyen al calentamiento global por la produccin de emi-siones de dixido de carbn como resultado de la conversin de combustibles fsiles en la energa requerida para operar los sistemas de refrigeracin.

El impacto total equivalente de calentamiento o TEWI, es definido como la suma de estas contribuciones directas e indirectas.

El valor TEWI del amonaco es muy bajo, ya que por s mismo no contribuye al calentamiento global. Debido a sus caractersticas termodinmicas favorables, los sistemas de refrigeracin con amonaco emplean menos energa que los otros refrigerantes comunes.

Como resultado, hay un beneficio indirecto al calentamiento global debido a las menores emisiones de CO2 de las plantas generadoras de electricidad.

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Propiedades del Amonaco

Temperatura de autoignicin: 690C (1274 F)

Lmite Inferior de Inflamabilidad (LII): 16% Lmite Superior

de Inflamabilidad (LSI): 25%

-

El Amonaco es un combustible moderado, y considerado por expertos dentro del sector qumico industrial relativamente como no combustible.

La energa de combustin del amonaco es menor que su energa de auto-ignicin, esto significa que el amonaco no puede mantenerse encendido por s mismo sin una fuente externa de ignicin, aunque la misma fuente haya inicia-do el fuego.

El Amonaco en altas concentraciones es extremadamente txico, pero su fuer-te olor es una excelente alarma.

La concentracin de amonaco donde su olor no puede ser soportado (alrede-dor del 0.03% en volumen), no es daino, siempre y cuando se est expuesto a l slo por un periodo de tiempo limitado (an despus de ms de una hora, no hay efectos negativos notorios en la salud de las personas).

El costo del amonaco es mucho menor que cualquier refrigerante sinttico, de manera general cuesta de un 10 a un 20% menos en instalacin.

Termodinmicamente, el amonaco es de 3 a 10% ms eficiente que los otros refrigerantes; como resultado, un sistema de refrigeracin de amonaco tiene menor consumo elctrico.

El costo del amonaco por s mismo es significativamente menor que el de los otros refrigerantes, y se requiere de una menor cantidad para la misma aplica-cin que otros refrigerantes y al ser una sustancia natural, no tiene una fecha lmite en que se pueda producir o usar, a diferencia de otros refrigerantes sint-ticos cuyo uso o produccin est limitada a una cierta cantidad de aos.

Tabla 1: Propiedades Termodinmicas (-8C)

PROPIEDAD AMONACO R-22

Calor especfico (KJ/Kg C) 4.65 1.15

Conductividad trmica

(W/m C)

0.55 0.10

Viscosidad (cP) 0.20 0.25

-

Tabla 2: Coeficiente de Transferencia de Calor (W/m2 C)

AMONACO R-22

Condensando en el exterior de los tubos 3500-7000 1000-2000

Condensando en el interior de los tubos 2500-6000 1000-1800

Evaporando en el exterior de los tubos (Circula-

cin con bomba) 600-6000 300-3500

Evaporando en el interior de los tubos (Circula-

cin con bomba) 1000-6000 450-1800

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Tabla 3: Coeficiente de funcionamiento o de efecto frigorfico*

COP TERICO (+30/-15 C)

COP =

Capacidad de enfria-

mientoConsumo de

energa

= kWkW

Amonaco R-22

3.37 3.18

*La cantidad de refrigeracin obtenida de una mquina dividida

entre la cantidad de energa que se requiere aportar para conseguir

esta refrigeracin (ASHRAE, 1993)

El amonaco tiene un coeficiente de transferencia de calor mayor que el R-22, principalmente por sus propiedades termodinmicas y de transporte.

Los valores para estas propiedades en relacin con el R-22 son las si-guientes:

Calor especfico de lquido y vapor: 4 a 1

Calor latente en la vaporizacin: 6 a 1

Conductividad lquida termal: 5.5 a 1

Viscosidad: 0.8 a 1

Densidad liquida: 0.5 a 1

La tasa de flujo de la masa para una capacidad de refrigeracin dada de amon-aco es de 1/7 menos que el R-22, lo que tiene un efecto significante sobre el tamao de las tuberas y sobre la circulacin del lquido.

Esto significa que slo 1/7 del lquido necesita ser bombeado para una capaci-dad de refrigeracin dada, resultado de esto, es una bomba de menor tamao que utiliza menos potencia, y en tuberas de menor tamao.

Plantas de Refrigeracin con Amonaco

Las plantas de refrigeracin por compresin (ver figura 1) constan de un evapo-rador, en el que se evapora el refrigerante (amonaco) produciendo fro; un sis-tema de compresin para transportar el vapor a baja presin del evaporador al condensador a alta presin; y el condensador en el que condensa el refrigeran-te disipando el calor generalmente mediante torres de refrigeracin.

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Figura 1. Refrigeracin por compresin

Las plantas de refrigeracin por absorcin (ver figura 2) precisan de un fluido refrigerante y un fluido absorbente.

Los pares de fluidos refrigerante/absorbente ms usados son el par agua/bromuro de litio y el par amonaco/agua.

En las plantas que usan el primer par, el refrigerante es el agua por lo que es-tas plantas se usan para aplicaciones a temperaturas por encima de 0C, uti-lizndose principalmente para la climatizacin.

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Figura 2. Refrigeracin por absorcin

Las plantas de refrigeracin con amonaco/agua lo usan como refrigerante y tienen el campo de aplicacin desde 0C hasta -70C.

En plantas de refrigeracin por absorcin el compresor mecnico es sustituido por un compresor qumico o trmico.

El vapor de baja presin procedente del evaporador, en vez de ser comprimido por un compresor mecnico, es absorbido por una solucin diluida de amona-co y agua en el absorbedor.

La solucin cuya concentracin ha aumentado es bombeada al desorbedor, donde ser calentada hasta su ebullicin.

Siendo el amonaco la componente ms voltil en el desorbedor se produce vapor de amonaco, que condensa en el condensador cerrando as el ciclo de refrigeracin.

El calor producido en el condensador y en el absorbedor suele ser disipado mediante torres de refrigeracin, mientras que el calor aportado en