UNIVERSIDA FERMIN TORO

VICE-RECTORADO ACADEMICO

FACULTAD DE INGENIERIA

Refrigeración y aire acondicionados

Actividad 3

Sergio Oropeza

CI: 22.960.601

Sistema de refrigeración por absorción es un medio de producir frío que, al igual que en el sistema de refrigeración por compresión, aprovecha que las sustancias absorben calor al cambiar de estado, de líquido a gaseoso. 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 que tienen algunas sustancias, como el bromuro de litio, de absorber otra sustancia, tal como el agua, en fase de vapor. Otra posibilidad es emplear el agua como substancia absorbente (disolvente) y amoníaco como substancia absorbida (soluto).

Su funcionamiento

El ciclo más comúnmente empleado es el de agua-bromuro de litio por tener mayor eficiencia.2 Se emplea el bromuro de litio porque tiene gran capacidad de absorber agua y porque puede deshidratarse mediante el calor.

Bajando a los detalles de este ciclo, el agua (refrigerante), que se mueve por un circuito a baja presión, se evapora en un intercambiador de calor, llamado evaporador. La evaporación necesita calor, que obtiene en un intercambiador en el que refrigera un fluido secundario (normalmente, también agua), que se lleva por una red de tuberías a enfriar los ambientes o cámaras que interese. Tras el evaporador, el bromuro de litio absorbe el vapor de agua en el absorbedor, produciendo una solución diluida o débil de bromuro en agua. Esta solución pasa al generador, donde se separan disolvente y soluto mediante calor procedente de una fuente externa; el agua va al condensador, que es otro intercambiador donde cede la mayor parte del calor recibido en el generador, y desde allí pasa de nuevo al evaporador, a través de la válvula de expansión; el bromuro, ahora como solución concentrada en agua, vuelve al absorbedor para reiniciar el ciclo.

Aunque no aparece en la figura, también se suele utilizar un intercambiador de calor, poniendo en contacto, sin mezcla, los conductos absorbedor-generador y generador-absorbedor, para precalentar la solución de agua-bromuro de litio, antes de pasar al calentador (generador), mientras que, a su vez, la solución concentrada de bromuro de litio se enfría cuando va hacia el absorbedor, ya que la absorción se realiza mejor a baja temperatura. De hecho en el absorbedor debe haber un intercambiador para enfriarlo con la torre de enfriamiento.

Al igual que en el ciclo de compresión, el sistema requiere una torre de enfriamiento para disipar el calor sobrante (suma del aportado por la fuente externa y el

extraído de los locales o espacios refrigerados). El fluido caloportador que va a la torre discurrirá sucesivamente por dos intercambiadores situados en el absorbedor y en el condensador.

Como se puede ver en el esquema, los únicos elementos mecánicos existentes en el ciclo son una bomba que lleva la solución concentrada al generador y otra, no representada, para llevar el caloportador a la torre de enfriamiento.

El ciclo amoniaco-agua es en todo semejante, salvo que en este caso el refrigerante es el amoniaco y el absorbente es el agua. Se utiliza, aunque tiene menor eficiencia energética, porque tiene la ventaja de poder conseguir temperaturas inferiores a 0 ºC, es decir, en aparatos para congelar, como frigoríficos.

Comparaciones entre absorción y compresión

El ciclo termodinámico de enfriamiento por absorción, al igual que el de compresión, se basa en la necesidad del fluido usado como refrigerante de obtener calor del líquido a enfriar para poder pasar del estado líquido al de vapor al reducirse la presión a la que está sometido. En los equipos de refrigeración, el fluido en estado líquido se encuentra a más alta presión en el condensador y se le hace fluir al evaporador a baja presión donde obtiene de su entorno el calor necesario para poder evaporarse. Este refrigerante en estado vapor se devuelve a alta presión al condensador donde se le sustrae el calor que ha obtenido volviendo al estado líquido para empezar de nuevo el ciclo. Con ello se logra el objetivo de sacar calor de un espacio, el evaporador, enfriándolo, para disiparlo en otro, el condensador.

Mientras que en el ciclo de compresión, la circulación del fluido y el efecto de la presión se obtiene con un compresor mecánico, en el ciclo de absorción ello se logra aportando calor al generador donde el refrigerante está mezclado con otro fluido denominado absorbente cuya función es absorber el vapor en la zona de baja presión para poder devolverlo en forma líquida al generador.

Las diferencias fundamentales son:

El ciclo de vapor consume energía mecánica, mientras que el ciclo de absorción consume energía térmica.

En igualdad de condiciones, por cada unidad de efecto refrigerante, se requiere más energía calorífica en el sistema de absorción que energía mecánica en el sistema de compresión de vapor.

El precio de la energía mecánica es superior al de la energía térmica, que a menudo proviene de una fuente residual prácticamente gratuita.

Rendimiento del ciclo de absorción

Los refrigerantes y absorbentes presentan las siguientes propiedades

Ventajas y Desventajas de las Sustancias en Sistemas de Absorción

Medidas de Eficiencia

Aislamiento

El aislamiento es el factor más importante, las pérdidas mínimas se obtendrían en una envolvente cúbica.

Cuanto mayor sea la altura de las cámaras, menor será la superficie aislada.

El tamaño en planta de los bloques de cámaras adyacentes conviene que sea el mayor posible.

Un valor medio aceptable es de 2,2m3/m2, para almacenes de volumen importante.

Sistemas de Producción

Compresores

Cambiar los compresores de tipo hermético por otros de tipo abierto.

Considerar la posible aplicación de compresores de tornillo, conjuntamente con compresores alternativos, para ajustar mejor la capacidad del sistema a las necesidades a carga parcial.

Emplear sistemas de compresión en doble escalón, con refrigeración intermedia con separación de líquido.

En plantas de funcionamiento de temporada deben disponerse un número de compresores que hagan frente al enfriamiento masivo de fruta en verano, y que permitan un funcionamiento económico en invierno.

Condensadores

Ampliar la capacidad de los condensadores.

Permitir que la presión de condensación descienda tan bajo como sea posible.

Sustitución de condensadores húmedos por condensadores por aire, en el caso de climas templados y húmedos.

Emplear un tratamiento de agua adecuado para evitar incrustaciones y ensuciamiento en los condensadores.

Alumbrado

En las cámaras de conservación y congelación, cambiar el sistema de alumbrado de incandescencia a fluorescencia.

Utilizar los sistemas de alumbrado de las cámaras de conservación solamente cuando sea estrictamente necesario.

Motores

Emplear motores eléctricos dotados de sistemas de regulación de la velocidad.

Emplear motores eléctricos ajustados a las necesidades.

Bombas

En las bombas centrifugas ajustar el tamaño del rodete a las necesidades reales de presión.

En los sistemas de bombeo, mantener limpios los filtros.

Mantenimiento

Revisar la selección de las válvulas termostáticas de expansión, para que trabajen entre límites de presión más próximos.

Revisar el aislamiento de tuberías y equipos, valorando adecuadamente la importancia de la barrera de vapor como posible fuente de pérdidas.

Mantener limpios los filtros de las líneas de refrigerante líquido.

Reparar las fugas de agua o salmuera.

Comprobar y ajustar periódicamente la purga continua en las torres, para evitar pérdidas de agua y productos químicos.

Establecer un buen programa de mantenimiento preventivo.

Comprobar, ajustar y equilibrar las instalaciones.

Instalación

Favorecer la instalación de equipos centralizados.

Valorar la conveniencia de los sistemas de enfriamiento rápido, desde el punto de vista energético.

En cuanto a la congelación por aire, cuyo consumo energético es el más importante, debe valorarse sobre todo el consumo de ventiladores, que es un factor importante que debe tratar de reducirse.

Considerar la posibilidad de utilizar las horas nocturnas para la generación de frío.

En el caso de tener producciones de frío a distintas temperaturas, se instalarán circuitos independientes a cada una de ellas.

Considerar la posibilidad de elevar la temperatura de evaporación hasta valores compatibles con la calidad de los productos, o con los procesos de enfriamiento.

Si se posee una central generadora de vapor a alta presión, estudiar la posible utilización de turbinas de vapor para accionar los equipos mecánicos.

En el tratamiento de aguas, no utilizar mayor cantidad de productos químicos que los necesarios.

Regulación y Control

Comprobar con frecuencia el calibrado de los aparatos de regulación.

Automatizar las instalaciones con control manual.

Mantener los aparatos de control de temperatura fuera del alcance de personas no autorizadas.

En las cámaras de conservación, comprobar que los relojes programadores funcionan correctamente y mantienen los ventiladores parados, cuando se elimina el agua de desescarche, y se enfrían los evaporadores.

En los evaporadores con desescarche eléctrico, montar un termostato de control de desconexión de las resistencias.