Enfriadoras accionadas por gases de escape

Polígono Industrial Santiga
C/ Llobateres, nº 20
Talleres 6, nave nº 4
08210 – BARBERÀ DEL VALLÈS
Tel: 937 194 304
Fax: 937 299 572
e-mail [email protected]
www.absorsistem.com
PLANTAS ENFRIADORAS
DE AGUA POR CICLO DE ABSORCIÓN DE
DOBLE EFECTO
ACCIONADAS POR GASES DE ESCAPE
SERIE 2D
170 – 7.200 kW
Thermax - 2014
Catálogo general Thermax 2D.pdf
ABSORSISTEM, S.L.
ABSORSISTEM, S.L., es una empresa especializada en los sistemas de refrigeración por ciclo de
absorción, sea a llama directa, agua caliente, vapor, gases de escape de motores o turbinas, o por
cualquier otro tipo de energía térmica residual, gratuita o de bajo coste. Fue creada para ofrecer calidad
en esta especialidad, tanto en el suministro de máquinas como en el servicio técnico.
Las personas que pusieron en pié ABSORSISTEM, lo hicieron partiendo de su dilatada experiencia en la
instalación y en el servicio de asistencia técnica con equipos de refrigeración basados en el ciclo de
absorción. La idea se desarrolló también a partir de la existencia de un importante parque de máquinas de
absorción presentes en el mercado español y que por distintas circunstancias no disponían de un servicio
técnico especializado que pudiera atenderles tanto para mantenimiento preventivo como para eventuales
reparaciones. Ofrecer a los usuarios este servicio en condiciones óptimas ha sido desde un principio el
principal punto de coincidencia entre ABSORSISTEM y los fabricantes de los productos representados por
ésta.
ABSORSISTEM distribuye entre otros productos, los de la marca THERMAX ofreciendo los siguientes
servicios:
•
Venta, suministro y puesta en marcha de plantas enfriadoras y/o calentadoras de agua por ciclo de
absorción de simple efecto, por agua caliente a baja temperatura o vapor a baja presión.
•
Venta, suministro y puesta en marcha de plantas enfriadoras y/o calentadoras de agua por ciclo de
absorción de doble efecto, a llama directa de combustibles gaseosos o líquidos, agua
sobrecalentada, vapor a alta presión o gases de escape de motores o turbinas (trigeneración).
•
Asesoramiento técnico al proyectista y al instalador para garantizar el sistema más eficiente y
asegurar el correcto funcionamiento.
•
Mantenimiento preventivo y correctivo en todo tipo de unidades THERMAX.
THERMAX, una compañía impulsada por la tecnología.
Thermax, una compañía impulsada por la tecnología, lleva más de 25 años en los sectores fundamentales
de energía y medio ambiente, su divisa es “ahorrar energía y conservar la naturaleza”.
Thermax fabrica máquinas de refrigeración por
absorción no contaminantes y de eficiencia energética
en su planta en Pune, India. Sus instalaciones
modernísimas de manufacturación han recibido los
Certificados ISO 9001 y 14001. Los procedimientos
estrictos de control de la calidad junto con unos
trabajadores cualificados garantizan un producto
altamente fiable. El equipo y los procesos de
manufacturación se ajustan a la mayoría de los
estándares internacionales. Con su actitud positiva e
innovadora, Thermax ha logrado una amplia presencia
en el mercado global, donde la competencia es dura y el
rendimiento el único argumento.
La capacidad de fabricación de Thermax está confirmadas por el hecho de que a lo largo de los
años se han instalado muchas de sus máquinas de refrigeración en países tales como EEUU,
Alemania, Reino Unido, España o Italia, así como en el Oriente Medio y el sudeste asiático,
ajustándose el producto a los estándares respectivos de cada país como ETL, CE, TUV, DNV,
ISPESL, ASME, etc.
Las máquinas de refrigeración pueden verificarse en cuanto a su rendimiento con las condiciones
simuladas del lugar antes de salir de la fábrica. La unidad montada y verificada en fábrica reduce
considerablemente el tiempo necesario “in situ” para su instalación y puesta en marcha
2 de 9
Principio y antecedentes del ciclo de refrigeración por absorción.
El ciclo termodinámico de enfriamiento por absorción, al igual que el de compresión, se basa en la
necesidad de obtener calor que tiene el fluido usado como refrigerante para poder cambiar del estado
líquido al de vapor cuando se le hace pasar de una presión a otra más baja. 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 ha alcanzado el
objetivo de enfriar un espacio, el evaporador, sacándole calor 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, del cual se separa, y cuya función es
absorber el vapor refrigerante en la zona de baja presión para poder devolverlo en forma líquida al
generador.
El ciclo de absorción no es un descubrimiento reciente. Sus antecedentes pueden
situarse en 1755, cuando el escocés William Cullen consiguió obtener una pequeña
cantidad de hielo en una campana donde mantenía una presión reducida. Poco
después, en 1777, otro escocés, Gerald Nairne, introducía ácido sulfúrico en la
campana de Cullen, de manera a que el vapor de agua fuera absorbido por este,
liberando espacio para permitir una mayor evaporación de agua. Algo más tarde, en
1810, John Leslie coloca dentro de la campana bajo vacío, un recipiente con el agua a
evaporar y en el fondo otro recipiente con el ácido sulfúrico, logrando una producción
de 3 kg de hielo por hora. Pero es finalmente el francés Ferdinand Carré, quién
Ferdinand Carré
construye y comercializa en 1890 la primera máquina de absorción, destinada
principalmente a la fabricación de hielo, utilizando amoniaco como refrigerante y agua como absorbente.
Como funciona el ciclo de absorción de doble efecto con bromuro de litio y agua.
El fluido utilizado en las plantas enfriadoras de agua THERMAX, es una solución de agua y Bromuro de
litio (LiBr), siendo el agua el refrigerante y el LiBr el absorbente. Ello significa que los agentes utilizados
son totalmente inocuos para el medio ambiente. El LiBr es una sal similar a la sal común (NaCl) que tiene
una gran afinidad con el agua, absorbiéndola fácilmente. Por otra parte, cabe saber que a una presión
absoluta de 0,8 kPa (muy por debajo de la presión atmosférica) el agua se evapora a sólo 3,7ºC.
El sistema de absorción utiliza la energía térmica para realizar el proceso de refrigeración. En los sistemas
de absorción con solución de LiBr-H2O, el refrigerante es el agua, el cual absorbe el calor a baja presión y
temperatura durante la evaporación y libera calor a alta presión y temperatura durante la condensación.
Como absorbente actúa el Bromuro de Litio (LiBr) y se utiliza para absorber el refrigerante vaporizado
(después de su evaporación a baja presión). Ésta solución, que contiene el vapor absorbido se calienta a
una presión mayor. El refrigerante se vaporiza y la solución vuelve a su concentración inicial.
En las unidades de absorción de doble efecto, el calor latente de condensación del refrigerante obtenido
en el generador de simple efecto, se utiliza en un segundo generador, doble etapa, para mejorar la
eficiencia del ciclo.
El ciclo completo de refrigeración se produce cuando el refrigerante pasa por las fases de evaporación,
absorción, presurización, vaporización, condensación, aceleración y expansión, absorbiendo el calor de
una fuente a baja temperatura para mandarlo a un emisor de alta temperatura, para restaurar su estado
original.
A continuación se muestra el diagrama esquemático del ciclo de refrigeración por absorción de doble
efecto utilizando los gases de escape:
3 de 9
CICLO DE ABSORCIÓN POR GASES DE ESCAPE
Depósito Condensador
Salida agua
enfriamiento
CONDENSADOR
Entrada agua
enfriamiento
Salida agua
enfriamiento
Salida gases
de escape
Entrada
gases de
escape
Salida agua
refrigerada
Entrada de agua
refrigerada
Intercambiador
Alta temperatura
Válvula de
refrigerante
Bomba
de vacío
Válvula
solenoide
Válvula de
refrigerante
Bomba
refrigerante
Bomba
absorbedor
Intercambiador
Baja temperatura
Entrada agua
enfriamiento
Solución semi-concentrada
Solución Diluida
Líquido Refrigerante
Vapor Refrigerante
Solución Concentrada
Para explicar el funcionamiento seguiremos el esquema que aparece en la parte superior, empezamos en
el generador que está situado en la parte superior derecha del gráfico, donde la solución acuosa
(denominada en este punto solución diluida) está con un contenido del 64% de LiBr. Por efecto del
calor aportado por los gases de escape, la temperatura de la solución diluida asciende, lo que provoca la
ebullición del agua que asciende a través de la bomba de burbujas hasta alcanzar el separador principal el
cual es atravesado únicamente por el vapor de agua. Como resultado de la separación del vapor, la
solución restante se concentra a un valor de 61% de LiB en agua (solución semiconcentrada) la cual
fluye del separador hacia el intercambiador de alta temperatura donde es enfriada por la solución diluida
(se verá más adelante) entrando a continuación en el generador de baja temperatura. En paralelo, el vapor
de agua, después de atravesar el separador principal, circula por el circuito primario del generador de baja
temperatura aportando calor a la solución semiconcentrada que está en el secundario de éste. Como
consecuencia de este intercambio de calor, parte del agua de la solución semiconcentrada hierve
liberando vapor refrigerante adicional a una presión de 5,9 kPa. Esta segunda separación de vapor de la
solución permite aumentar el rendimiento de la máquina y es la razón por la que esta variante del ciclo se
denomine de doble efecto.
El vapor separado en el generador de baja temperatura atraviesa el separador secundario y alcanza el
condensador donde se reúne con el vapor generado en la primera etapa, o sea, en el generador de alta
temperatura.
En el condensador, el circuito por el que circula el agua de enfriamiento procedente generalmente de una
torre evaporativa, enfría el vapor hasta 45ºC condensándolo y formando el agua que es el líquido
refrigerante. Éste líquido entra en el evaporador debido a la diferencia de presión y al encontrarse en un
espacio donde la presión absoluta es de sólo 0,6 kPa, se evapora a una temperatura de 3,7ºC adquiriendo
el calor necesario para ello del agua a refrigerar que está circulando por un serpentín situado dentro del
evaporador. Gracias a ello el agua del circuito de refrigeración desciende a la temperatura de 7ºC.
Mientras, la solución semiconcentrada al reducir su contenido de agua por efecto de la evaporación en el
generador de baja temperatura, concentra su contenido de LiBr hasta un 64% por lo que pasamos a
denominarla solución concentrada.
4 de 9
En estas condiciones fluye a través del intercambiador de calor de baja temperatura donde cede calor a la
solución diluida que circula por su circuito secundario (volveremos sobre ello más adelante) reduciendo su
temperatura hasta 39ºC. A continuación la solución concentrada entra en el absorbedor que es un
espacio compartido con el evaporador y en el que se encuentra un serpentín por el que circula agua de
enfriamiento a una temperatura máxima de 32ºC, procedente de una torre evaporativa externa a la
máquina. Dentro del absorbedor el LiBr de la solución concentrada, gracias a su alta afinidad con el agua,
absorbe el vapor producido en el evaporador lo que permite mantener constante la presión en éste. Al
mismo tiempo, el agua de enfriamiento que circula por el serpentín del absorbedor elimina durante el
proceso de absorción el calor aportado al vapor de agua en el evaporador.
Como toda el agua separada de la solución en los dos generadores, el de alta y el de baja temperatura, ha
llegado finalmente al absorbedor, en este espacio la solución se diluye de nuevo hasta el 57% inicial, o
sea, vuelve a ser solución diluida. Desde el absorbedor, dicha solución es aspirada por la bomba de
solución haciéndola pasar primero por el intercambiador de baja temperatura calentándose como hemos
visto antes con el calor cedido por la solución concentrada y a continuación por el intercambiador de calor
de alta temperatura donde, como también hemos visto, adquiere el calor cedido por la solución
semiconcentrada, entrando finalmente en el generador de alta temperatura donde de nuevo se inicia el
ciclo.
Características de las enfriadoras.
Las enfriadoras THERMAX serie 2D están disponibles desde los 170 kW hasta los 7.200 kW. Estos
equipos funcionan con temperatura de gases de escape comprendida entre los 275ºC y los 600ºC.
El diseño de las enfriadoras Thermax accionadas por gases de escape ofrecen
•
Posibilidad utilizar directamente la energía disponible en forma de gases de escape sin la
necesidad de añadir recuperadores.
•
Elevado COP a cargas parciales.
•
Rendimiento mejorado.
•
COP máximo de hasta 1,42 en doble efecto.
Sistema de purga
En fábrica se monta y se comprueba el sistema de vacío automático, formado por la bomba de vacío,
célula de paladio, depósito de almacenamiento, tuberías y todas las válvulas necesarias. Todos los gases
incondensables generados en la enfriadora durante su funcionamiento se purgan continuamente en el
depósito de almacenamiento para mantener el vacío en su interior. Los gases incondensables
almacenados son purgados periódicamente. La célula de paladio purga continuamente los gases
acumulados, reduciendo el funcionamiento de la bomba de vacío.
Protección automática contra la cristalización
El control interno incorporado en la propia enfriadora regula la concentración del absorbente. Cuando la
concentración supera el límite establecido, se detiene la aportación de calor y en consecuencia, la
formación de vapor de manera a evitar el aumento de concentración y con ello la cristalización del
absorbente. Al restablecerse un valor normal de concentración en la solución, la unidad vuelve al modo de
funcionamiento normal.
Válvulas de aislamiento
Las válvulas de aislamiento provistas en las bombas facilitan las tareas de mantenimiento sin la necesidad
de romper el vacío en el interior de la unidad.
Inhibidor de corrosión
Thermax utiliza los nuevos inhibidores de corrosión de Molibdato de Litio de última generación, totalmente
respetuosos con el medio ambiente.
5 de 9
Control del PLC
Las enfriadoras están provistas de un sistema de control formado por un PLC Siemens con interfaz de
control táctil de fácil configuración con la posibilidad de registrar los datos de funcionamiento.
Prueba de funcionamiento en fábrica
Después del montaje, la enfriadora es probada por el departamento de calidad de Thermax, de forma
específica para comprobar las condiciones de funcionamiento y así garantizar su óptimo rendimiento.
Suministros opcionales.
•
•
•
•
Posibilidad de incorporar bombas de solución y refrigerante de emergencia.
Variador de velocidad en la bomba de solución para mejorar el funcionamiento a cargas
parciales.
Enfriadora montada con sistema de control de funcionamiento de las bombas.
Purga automática.
•
Posibilidad de generar agua refrigerada hasta 0ºC.
Materiales especiales para el evaporador, absorbedor y condensador
La selección del material de los tubos estará determinada por la calidad del agua disponible en cada caso.
Los tubos internos de las unidades Thermax pueden ser de cobre, níquel, acero inoxidable o titanio.
Posibilidad de generar agua refrigerada hasta 0ºC
Las novedosas enfriadoras Thermax pueden diseñarse para generar agua fría hasta los 0ºC gracias al
innovador principio de funcionamiento utilizado.
Recuperador de calor para la producción de agua calentada
En instalaciones en las cuales existe consumo simultáneo de agua fría y caliente, el recuperador de calor
incorporado en el mismo cuerpo de la enfriadora, aprovecha los gases de escape a la salida del generador
de alta temperatura para la producción de agua caliente.
Suministro en diferentes partes
Para mayor facilidad de transporte y montaje, las enfriadoras Thermax pueden salir de fábrica partidas en
dos o más partes, dependiendo de las características de la instalación. Es especialmente ventajoso para
las instalaciones de rehabilitación o mejora energética donde los espacios de montaje están limitados.
Conectividad con PC
Mediante un módem o bien directamente vía web, es posible controlar el funcionamiento y rendimiento de
la planta enfriadora en cada momento de forma instantánea. Esto posibilita una rápida respuesta de
asistencia al cliente.
El sistema MMI para la supervisión y control, mediante un SCADA, permite la visualización y control de la
enfriadora. Este control puede realizarse por personal técnico de ABSORSISTEM, para prevenir posibles
anomalías sin necesidad de desplazar personal especializado hasta el lugar de la instalación.
Conectividad con DCS/BAS/BMS
Por medio de un puerto RS232 en el PLC, el panel de control puede conectarse al DCS/BAS/BMS del
cliente. Esta conectividad se realiza gracias a la compatibilidad del protocolo de comunicación y así
proporcionar flexibilidad de funcionamiento sin necesidad de intervenciones manuales.
6 de 9
Especificaciones técnicas.
PLANTAS ENFRIADORAS DE AGUA THERMAX A DOBLE EFECTO ACCIONADAS POR GASES
DE ESCAPE
DESCRIPCIÓN
CAPACIDAD FRIGORÍFICA NOMINAL
CIRCUITO AGUA
REFRIGERADA
CIRCUITO AGUA
DE
ENFRIAMIENTO
(TORRE)
CIRCUITO
GASES DE
ESCAPE
DIMENSIONES Y
PESOS
DATOS
ELÉCTRICOS
Caudal de agua fría
Temperatura entrada agua fría
Temperatura salida agua fría
Pérdida de carga
Diámetro conexión
Calor a disipar
Caudal de agua enfriamiento
Temperatura entrada agua
Temperatura salida agua
Perdida de carga
Diámetro conexión
Entrada de calor
Temperatura entrada de gases
Temperatura salida de gases
Largo
Ancho
Alto
Peso en servicio
Alimentación eléctrica
Consumo eléctrico
UNIDAD
ED 10A
CU
ED 10B
CU
ED 10C
CU
ED 20A
TCU
ED 20B
TCU
MODELOS
ED 20C
ED 20D
TCU
TCU
ED 30A
TCU
ED 30B
TCU
ED 30C
TCU
ED 40A
TCU
ED 40B
TCU
kW
172
263
365
463
554
701
835
1.038
1.178
1.385
1.543
1.757
COP
1,26
29,6
1,26
45,2
1,26
62,7
1,39
79,6
1,39
95,3
1,39
120,6
1,39
143,6
1,39
178,6
1,39
202,7
1,39
238,3
1,39
265,4
1,39
302,2
58,8
53,0
58,8
150
92,2
80,4
3
m /h
ºC
ºC
kPa
DN
12,0
7,0
28,4
46,1
80
49,0
16,7
20,6
49,0
125
kW
3
m /h
ºC
°C
kPa
DN
313
49,0
480
75,0
665
104,0
798
132,0
955
158,0
1.209
200,0
34,9
37,3
34,9
59,6
100
34,9
67,7
34,6
24,5
34,6
26,5
34,6
67,7
kW
ºC
ºC
mm
mm
mm
tn
137
209
290
334
400
2.600
1.900
2.000
5,1
5,3
5,4
7,8
kVA
5,7
5,7
5,7
7,6
83,4
200
1.421
235,0
1.824
296,0
2.032
336,0
2.388
395,0
2.660
440,0
3.029
501,0
34,6
68,6
34,7
63,7
34,6
65,7
200
34,6
45,1
34,6
37,3
34,6
39,2
506
602
275 - 600
170 - 200
749
850
999
1.113
13,0
5.000
3.000
3.000
14,8
17,7
18,3
9,1
9,1
11,2
11,2
29,4
150
4.400
2.800
3.000
4.100
2.600
2.800
3.100
2.400
2.700
2.850
2.050
2.200
8,1
9,8
10,2
12,6
415 V (±10%), 50 Hz (±5%), 3 fases + N
7,6
7,6
250
7,6
9,1
1.268
5.100
3.100
3.400
PLANTAS ENFRIADORAS DE AGUA THERMAX A DOBLE EFECTO ACCIONADAS POR GASES
DE ESCAPE
DESCRIPCIÓN
CAPACIDAD FRIGORÍFICA NOMINAL
CIRCUITO AGUA
REFRIGERADA
CIRCUITO AGUA
DE
ENFRIAMIENTO
(TORRE)
CIRCUITO
GASES DE
ESCAPE
DIMENSIONES Y
PESOS
DATOS
ELÉCTRICOS
Caudal de agua fría
Temperatura entrada agua fría
Temperatura salida agua fría
Pérdida de carga
Diámetro conexión
Calor a disipar
Caudal de agua enfriamiento
Temperatura entrada agua
Temperatura salida agua
Perdida de carga
Diámetro conexión
Entrada de calor
Temperatura entrada de gases
Temperatura salida de gases
Largo
Ancho
Alto
Peso en servicio
Alimentación eléctrica
Consumo eléctrico
MODELOS
ED 60D
ED 70A
TCU
TCU
UNIDAD
ED 50A
TCU
ED 50B
TCU
ED 60A
TCU
ED 60B
TCU
ED 60C
TCU
kW
2.140
2.371
2.756
3.051
3.332
3.690
COP
1,39
368,0
1,39
407,8
1,39
474,1
1,39
524,8
1,39
573,1
1,39
634,6
3
m /h
ºC
ºC
kPa
DN
ED 70B
TCU
ED 80A
TCU
ED 80B
TCU
ED 80C
TCU
ED 80D
TCU
4.085
4.559
5.169
5.688
6.590
7.162
1,39
702,7
1,39
784,2
1,39
889,1
1,39
978,4
1,39
1.133,4
1,39
1.231,8
62,8
53,0
57,9
95,1
100,0
11.361
1.879,0
12.347
2.042,0
77,5
81,4
4.754
5.167
12,0
7,0
89,2
92,2
60,8
64,7
200
69,6
74,5
58,8
250
4.753
786,0
5.260
870,0
3.688
610,0
37,3
54,9
55,9
kW
ºC
ºC
mm
mm
mm
tn
1.543
21,4
23,0
28,4
29,5
40,6
42,1
51,6
52,9
415 V (±10%), 50 Hz (±5%), 3 fases + N
67,4
68,6
76,3
77,8
kVA
13,4
13,4
15,5
15,5
18,1
20,3
25,3
25,3
25,3
300
5.744
950,0
6.361
7.044
1.052,0
1.165,0
29,4
34,6
350
kW
3
m /h
ºC
°C
kPa
DN
36,3
4.087
676,0
300
61,8
63,7
1.989
5.100
3.400
3.600
2.201
9.807
1.622,0
60,8
54,9
57,9
400
2.404
6.400
3.400
3.600
2.662
2.948
275 - 600
170 - 200
7.900
3.600
3.700
7 de 9
8.913
1.474,0
57,9
350
1.710
7.860
1.300,0
450
3.289
3.729
8.200
3.900
4.200
20,3
20,3
4.104
8.400
9.600
4.500
4.500
20,3
Esquema general de instalación.
Para la instalación de estas máquinas, es necesario preveer un flujo continuo de gases de escape a una
temperatura mínima de 350ºC con el caudal que se indica en la tabla de Especificaciones Técnicas de la
página nº 7. Por otra parte debe instalarse también un sistema de disipación de calor o enfriamiento del
circuito, lo que generalmente se efectúa con una torre de enfriamiento de ciclo adiabático, a dimensionar
de acuerdo con la potencia total de calor a disipar según se indica en la mencionada tabla de
características y teniendo en cuenta para su selección la temperatura húmeda del lugar donde se efectúa
la instalación.
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Polígono Industrial Santiga
C/ Llobateras nº 20 - Talleres 6, nave nº4
08210 – Barberà del Vallès
Teléfono: 937 194 304
Fax: 937 299 572
e-mail: [email protected]
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ABSORSISTEM es una empresa especializada en los sistemas de
refrigeración por ciclo de absorción. Ha sido creada para ofrecer calidad en
esta especialidad, tanto en el suministro de máquinas como en el servicio
técnico.
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