REFRIGERACIÓN POR CONCENTRADOR SOLAR CON CICLO DE ABSORCIÓN

Ingeniero Jorge H Rocca G

Para realizar el ciclo de refrigeración se tiene como medio deevacuación del calor, el aire, agua o cualquier otro elemento o sustanciafluida y el requerimiento de una temperatura inferior en un segundomedio que es la zona refrigerada.

• 1) Compresión del fluidorefrigerante en estado gaseosocon incremento de temperatura yentrega a intercambiador el cualse conoce como condensador

• 2) Evacuación del calor a altapresión desde el condensador almedio ambiente, con lo que seproduce una condensaciónpasando de gas a líquido. Elcambio de estado del fluidorefrigerante, cede unaimportante cantidad de calor sincambiar de temperatura. Estacantidad de calor depende de laspropiedades del fluidorefrigerante y de la presión en laque se encuentre.

• 3) En estado líquido el fluido pasaal evaporador a través de unaválvula de expansión(Descompresión) en dondedesciende la temperatura allímite inferior entregando el fríoque es absorber calor del mediorefrigerado y cambiando el fluidorefrigerante del estado liquido alestado gaseoso.

• 4) En estado gaseoso el fluidorefrigerante pasa al compresoren donde se comprimeincrementando la temperatura yrepitiendo el ciclo.

Refrigeración convencional

Componentes básicos.1. Absorbedor en donde se disuelve el vapor en el medio

llevando ambos al estado liquido y entregando el calor al medio exterior.

2. Bomba, la cual bombea del absorbedor al generador. Nótese que el trabajo demandado por esta es muy pequeño ya que se trata de liquido, y no como en el caso del ciclo con compresor en donde por ser un gas se requiere de mayor trabajo mecánico

3. Absorbedor el cual tiene una concentración con el fluido disuelto y mediante calor cambia de estado pasando los gases al condensador mientras la solución débil o de baja concentración regrasa el absorbedor

4. Condensador que permite evacuar calor al medio exterior y cambiar de estado gas a estado liquido

Componentes básicos.

• 5) Válvula de expansión que permite el paso del refrigerente al evaporador donde se gasifica demandando calor del medio refrigerado.

• 6) Evaporador permite el cambio de estado de liquido a gas demandando calor al medio refrigerado.

• El funcionamiento de cualquier máquina de refrigeración por absorción se basa en tres fenómenos físicos elementales:

1. Cuando un fluido se evapora absorbe calor y cuando se condensa cede calor.

2. La temperatura de ebullición de un líquido varia en función de la presión, es decir, a medida que baja la presión, baja la temperatura de ebullición.

3. Hay establecidas parejas de productos químicos que tienen cierta afinidad a la hora de disolver el uno al otro.

• En un ciclo convencional de refrigeración con compresor mecánico, el fluido refrigerante en estado líquido fluye por el evaporador, el medio a enfriar cede calor bajando su temperatura, mientras que el refrigerante se evapora. El vapor a baja presión pasa al compresor incrementando su presión y temperatura hasta un punto en el que el vapor se licua cediendo calor al medio a calentar utilizado en el condensador. El líquido refrigerante va desde el condensador a un elemento de expansión en la que su presión y temperatura se reducen a las del evaporador completándose el ciclo.

• Si sustituimos el compresor mecánico del ciclo de refrigeración anterior por un compresor térmico compuesto por un absolvedor y un generador, también denominado concentrador obtenemos de ciclo de refrigeración por absorción.

• En el ciclo con agua y bromuro de litio como refrigerante y absolvedor respectivamente, el vapor del refrigerante liberado en el evaporador se absorbe en la solución absorbente y esta se diluye. Para recuperar el refrigerante y reconcentrar la solución, ésta se bombea al generador, (concentrador) donde mediante el aporte de calor (por ejemplo energía solar) se libera el refrigerante por destilación. La solución concentrada se envía al absolvedor para volver a absorber refrigerante.

• El vapor refrigerante liberado en el generador a mayor presión y temperatura pasa al condensador.

• En algunos procesos industriales se trabaja para incrementar la conducción de calor, bien utilizando materiales de alta conductividad o configuraciones con un elevado área de contacto. En otros, el efecto buscado es justo el contrario, y se desea minimizar el efecto de la conducción, para lo que se emplean materiales de baja conductividad térmica, vacíos intermedios (ver termo), y se disponen en configuraciones con poca área de contacto.

Como ventajas se mencionan las siguientes

• Aprovecha la energía térmica primaria en forma de calor, lo cual le permite que su aplicación pueda ser usada en cogeneración usando el calor evacuado de maquinas o procesos térmicos.

• Puede aprovechar la energía solar concentrada, cuyo costo es el valor de la instalación pues la energía como tal no tiene costo

• Evita la contaminación por ruido pues no tiene compresor sino una simple bomba como su única parte móvil aunque esta también puede ser sustituida por una bomba termodinámica

• En el caso de los concentradores solares, aumenta su potencia cuando la demanda de aumenta, esto es durante el día la intensidad solar se maximiza y en igual forma se maximiza la producción de frio.

• Permite tener un sistema dual, es decir que trabaje de día con el concentrador y de noche con energía de combustión simple-

Desventajas.

• El costo es mayor al de compresor en un factor de 2.

• El tamaño es mayor al de compresor por lo que no se presta para la industria automotriz.

No se deben comparar por el COP entre los dos ciclos

• El COP está entre 0.6 y 1.5 para el ciclo de absorción, mientras el COP para el de compresión está entre 3 y 5.5 Esto si se tiene en cuenta que la gran mayoría de las veces la energía proviene de una termoeléctrica cuya eficiencia incluidas las perdidas de conducción se aproxima al 30% con equipo de mayor complejidad y costo

Concentradores solares.

Concentradores solares.

•

• El angulo de reflejo es 32´

• Cmax cp = 1/(SEN(32´/2) =214.86

• Cmax PR = 1/(SEN(32´/2))2

=46164.8

•

• Para la el cilindro parabólico la concentración máxima es 214.86

Construcción de un concentrador solar cilíndrico parabólico

Posicionamiento de las costillas sobre el tubo central

Catalina para la transmisión