REFRIGERACIÓN POR ADSORCIÓN SOLAR.

UNIVERSIDAD PONTIFICIA BOLIVARIANAFACULTAD DE INGENIERIA

ESCUELA DE INGENIERIA MECANICA

Director de Proyecto

ING. Emil Hernández Arroyo

Ingeniería Mecánica

Seccional Bucaramanga

2010

OBJETIVO GENERAL

•Diseñar y construir un sistema de refrigeración que funcione por adsorción y energía solar usando metanol como refrigerante y carbón activado como adsorbente basado en investigaciones similares para medir datos pertinentes hacia la obtención de la eficiencia de dicho sistema.

OBJETIVOS ESPECÍFICOS

• Diseñar y construir un sistema de refrigeración en la universidad Pontificia Bolivariana seccional Bucaramanga, proyecto investigativo generado por medio del DGI y ASHRAE.

• Diseñar un sistema de control y medición para seguir los patrones y el comportamiento del sistema.

• Monitorear los datos leídos.

• Analizar la eficiencia por medio del coeficiente de rendimiento (COP) para comparar con otros proyectos realizados.

Principio de Funcionamiento

Ciclo Adsorción

Adsorbente

CondensadorEvaporador

vapor

líquido

vapor

Definición Adsorción

Acumulación de una sustancia en una determinada superficie inter superficial entre dos fases. El resultado es la formación de una película líquida o gaseosa en la superficie de un cuerpo sólido o líquido.

Pares Adsorbente - Adsorbato

Adsorbente – Sólido (material poroso) Carbón activado Gel de sílica Zeólita

Adsorbato – Líquido/gás (fluido refrigerante) Metanol Agua Amoníaco

Carbón Activado

Temperatura de regeneración; capacidad de retener el metanol; no reacciona químicamente con el

metanol; buena estabilidad con el uso; sin toxicidad y no corrosivo; bajo costo relativo.

Metanol

Dimensiones de las moléculas; temperatura del evaporador; elevada entalpía de evaporación (1.180

kJ/kg); estabilidad con el carbón activado; elevado punto de ebullición a

temperatura ambiente (65ºC).

Ventajas y desventajas del sistemaVentajas:

No necesita energía eléctrica o mecánica (compresor) para operar; uso de diversas fuentes de energía térmica (energía solar, gas

natural, calor residual); simplicidad operacional con respecto a los sistemas de absorción; uso de fluidos de trabajo no agresivos al medio ambiente.

Desventajas:

Intermitencia del ciclo de funcionamiento; larga duración del período de refrigeración; bajos coeficientes de performance.

PROCESO DE DISEÑO

Modelo de una vía Modelo dos vías

Colector Solar

Dimensiones de 1.6*0.8*0.13 mts con placas en acero inoxidable

Condensador

tubería de acero inoxidable calibre 18, diámetro de 1 ½ pulgadas y área de intercambio 0.6 mt2. Está inmerso en una caja de aluminio de 0.32m*0.80m*0.45m

Evaporador

tubería de acero inoxidable calibre 18, diámetro de 1 ½ pulgadas y área de intercambio 0.5 mt2 en una caja de aluminio y dimensiones 0.6*0.7*0.1 mts.

RESULTADOS Y DISCUSIÓN

Inyección del metanol. Introducción del carbón activado.

Medición de temperatura

Software microScan v.5, Termocuplas tipo K modulo de adquisición de temperatura

IntechMicro 2100-A16 RS232.

Radiación solar

Piranómetro Kipp & Zonen CM3 Indicador digital de radiación CC20 obteniendo

rangos entre 579 y 910 W/m2.

Hora H [W/m2]

10:00 a.m. 695

11:25 a.m. 820

12:00 p.m. 847

12:48 p.m. 910

01:50 p.m. 874

02:30 p.m. 720

03:00 p.m. 579

Hprom [W/m2] 777,86

Monitoreo de la temperatura en la cámara de enfriamiento Agosto 2/10

COP COP = (Qc.agua)/ (Qin) COP = 0.018

Sistema COP

París (PONS e GRENIER, 1987) 0.085

Monastir (MEDINI et al., 1991) 0.067

Agadir (BOUBAKRI et al., 2000) 0.069

Brasil (PRALON et al., 2005) 0.085

CONCLUSIONES

Se presentaron los parámetros apropiados para la construcción de un sistema de refrigeración solar funcionando por adsorción con carbón activado como adsorbente y metanol como adsorbato.

Se construyó y entregó un sistema de refrigeración solar constituido por un colector solar, un condensador y un evaporador elaborados en acero inoxidable, junto a sus conexiones del mismo material. El sistema permite con la radiación solar y la adsorción del carbón activado un ciclo de refrigeración intermitente ya que la refrigeración no es constante y se registra de forma nocturna.

Se estableció un sistema de monitoreo cuyo trabajo no fue exitoso ya que se presentaron varios inconvenientes con el módulo de adquisición de datos .

CONCLUSIONES

Se monitorearon las temperaturas del ambiente y el evaporador en un ciclo completo de refrigeración presentando un descenso de temperatura en el agua del evaporador de aproximadamente 8ºC por un tiempo considerable, dato que se usó para la estimación del COP y su posterior comparación con otros proyectos.

GRACIAS