Como funciona el ciclo frigorífico de absorción

Según se representa en la figura, el vapor refrigerante proveniente del evaporador (2) es absorbido en el absorbedor (4). La disolución liquida resultante, con alta concentración de refrigerante, se pasa a un nivel de presión superior mediante una bomba (6) hacia el generador (1),

En este, bajo el suministro de calor, el refrigerante se evapora y circula al condensador (3), donde se condensa cediendo su calor al agua de refrigeración (3) . Al pasar por la válvula de expansión (5) se expande a un nivel de presión inferior y vuelve a llegar al evaporador (2). De esta manera se cierra el circuito de refrigerante, La disolución con baja concentración de refrigerante proveniente del generador (1) circula después de pasar por la válvula de expansión (5) hacia el absorbedor , con el fin de absorber el vapor del refrigerante. De esta manera se cierra el circuito del absorbente.

En definitiva, el proceso se compone de dos circuitos que se intersectan: el circuito del refrigerante y el circuito del absorbente. El circuito de refrigerante funciona de acuerdo con el principio de desplazamiento del equilibrio térmico de un par de sustancias bajo diferentes condiciones de temperatura y presiones. La transferencia de calor desde el absorbedor (4) y el condensador (3) al ambiente se lleva a cabo a través de una torre de refrigeración.

A los esquemas que funcionan con el esquema indicado anteriormente se les denomina de simple efecto, caracterizándose por:

• Principio de funcionamiento: producción de agua fría

• Fase del medio absorbente: liquido

• Pares de trabajo: Agua – Bromuro de litio

• Disponibilidad en el mercado: Enfriadoras de absorción

• Rango de capacidades: 15 KW – 5 MW

• COP ( Coefficiente of Performance ): 0,6 – 0,75

• Temperaturas de accionamiento: 80 - 110 ºC

Como aclaración COP, es una medida de la eficiencia de la maquinas de refrigeración accionadas con energía térmica y se define como la relación entre la potencia de refrigeración y la potencia térmica necesaria.

Configuración de una instalación para producción de frio con energía solar

Aunque puede haber variantes, normalmente la instalación solar de refrigeración por absorción está constituida por un campo de captadores solares y un sistema de acumulación que alimenta al generador del equipo de absorción, una torre de refrigeración que actúa como sistema de disipación de calor al ambiente y un circuito de distribución de agua fría que conecta el evaporador del equipo con la instalación de climatización del edificio.

Dimensionado del subsistema de captación solar térmica

Para dimensionar un sistema de refrigeración solar debe conocerse la demanda de refrigeración del edificio utilizando un programa de simulación, teniendo en cuenta las características constructivas y de utilización, así como los datos climáticos de la zona donde este el edificio y posteriormente se be calcular el aporte de la energía térmica aprovechable tanto para calor como para frio y determinar la cobertura energética

No obstante, como una primera estimación del numero de captadores necesarios y la capacidad de producir frio se puede utilizar la siguiente ecuación:

Donde.

• S: Área total de los captadores solares necesaria

• QFRIO : Potencia frigorífica aportada por la maquina (KW)

• COP: Rendimiento de la maquina de absorción

• I: Irradiancia solar media (kW/m2)

• FR: Factor de rendimiento del captador solar

• FR * UL: Coeficiente de perdidas globales de captador ( W / m2 * ºC )

• Tm: Temperatura media de trabajo del captador (ºC)

• Ta: Temperatura ambiente (ºC)

Se debe comprobar que el aporte de frio satisface las necesidades de refrigeración del edificio o en su caso determinar los equipo convencionales necesarios para llegar a las condiciones de confort definidas en el proyecto.

Ejemplo:

Para un edificio de la localidad de Puntarenas cuya demanda de refrigeración de 17,6 KW en el mes de marzo (mínima para equipos YASAKI), determinar la superficie de captación para una orientación sur y 20 º de inclinación de unos captadores de placa plana con absorbedor selectivo delas siguientes características:

FR: 0,79            FR * UL: 3,456 W/(m2 * ºC)           Área útil = 2,0 m2

De acuerdo con el fabricante, se considera un COP de 0,7, para una temperatura de salida del agua refrigerada 7ª C, una temperatura de entrada a la torre de refrigeración de 31ºC y una temperatura de entrada del agua caliente de 88ºC

Las condiciones de trabajo en el mes de marzo para Puntarenas son:

I = 656,01 W/m2               Ta = 30 ºC                     Tm = 88 º C

Solución:

Si consideramos baterías de 5 captadores, se necesitaran 8 baterías, es decir un total 40 captadores, lo que implica un área especifica resultante de 4,97 m2 de captadores por KW de frio.

La optimización del ciclo depende de conseguir las temperaturas y caudales definidos por el fabricante, por lo que el diseño del campo solar debe considerarse la configuración interna de los captadores y el tipo de conexionado serie- paralelo para alcanzar los requisitos de funcionamiento