REFRIGERACIÓN POR ABSORCIÓN

REFRIGERACIÓN POR ABSORCIÓN
Estos equipos utilizan como base el principio de
higroscópico de algunas sales como el Bromuro de litio
para generar un vacío en una cavidad que ocasiona una
disminución brusca de la temperatura del agua. La
fuente energetica de estos ciclos es térmica utilizada
para separar o evaporar una solución Fuerte que
posteriormente absorberá una solución débil o
refrigerante.
El calor utilizado en estos chillers usualmente proviene
de vapor, agua caliente o gases de combustión.
Comparados con los chillers eléctricos los chillers de
absorción tienen muy bajos consumos eléctricos
(alrededor de 15 kW que involucran la bomba de
solución y la bomba de refrigerante). Sin embargo, los
requerimientos de consumo de calor son altos, y los
COPs típicos de operación son 0,5 (simple etapa) y 1,0
(doble etapa).
Para las mismas capacidades de refrigeración (TR), se requieren muchas más torres de enfriamiento en
los chillers de absorción que en los chillers eléctricos. Sin embargo, los chillers de absorción, desde el
punto de vista de la eficiencia energética son más económicos, si se utiliza calor de desecho de un
proceso térmico. Los chillers solo pueden ser enfriados por agua. Los chillers enfriados por agua
incorporan el uso de torres de enfriamiento los cuales pueden resultar termodinámicamente más
eficientes que los chillers enfriados por aire. Esto se debe a que el calor eliminado es mayor cuando el
límite inferior de temperatura es la temperatura de bulbo húmedo que cuando este límite es la
temperatura de bulbo seco del aire.
En términos generales se usan dos ciclos prácticos de absorción basados en mezclas distintas: El
ciclo agua-amoniaco y el ciclo bromuro de litio-agua.
Esquema de
funcionamiento
Cómo trabaja el ciclo de refrigeración por absorción?
La solución diluida de bromuro de litio se condensa en
el inferior del absorbedor. De allí, la bomba transporta
el fluido a través del intercambiador para
precalentarlo.
A la salida del intercambiador de calor, la solución se
transporta hacia la parte superior del generador. La
solución rodea un conjunto de tubos los cuales
transportan vapor. La solución hierve, enviando el
vapor de agua (refrigerante) hacia el condensador y
separando bromuro de litio concentrado. Este último,
baja hacia el intercambiador de calor, donde es
enfriado por la solución diluida que está siendo
bombeada hacia el generador.
El vapor refrigerante (agua), fluye a través del
condensador, condensándose. El calor es removido
por la circulación de agua de enfriamiento (agua de
torre), que fluye dentro de los tubos del condensador.
Como el refrigerante se condensa, se colecta en el
inferior del condensador.
Cómo trabaja el ciclo de refrigeración por absorción?
El refrigerante líquido baja del condensador hacia la
parte superior del evaporador y es rociado sobre de
los tubos del evaporador. Debido al extremo vacío
existente, el refrigerante líquido se hierve a 39ºF,
creando el efecto refrigerante.
Como el vapor refrigerante fluye del evaporador hacia
el absorbedor, la solución concentrada de bromuro de
litio del generador es rociada sobre los tubos ubicados
en el absorbedor. La solución concentrada de
bromuro de litio impulsa el vapor refrigerante hacia la
solución creando un vacío extremo en el evaporador.
La absorción de vapor refrigerante en la solución del
bromuro de litio también genera calor, el cual es
removido por el agua de enfriamiento. La nueva
solución diluida de bromuro de litio se contiene en el
inferior del absorbedor, donde fluye hacia la bomba
de solución. El ciclo de refrigeración se completa y el
proceso comienza nuevamente.
Configuración general de un sistema típico.
Tipos de Chilles de absorción.
Según la fuente energetica utilizada en el generador encontramos Chillers de
absorción con las siguientes características:
•Chillers de absorción con agua caliente( agua mínimo a 90 ºC).
•Chillers de absorción a vapor (vapor a 0.1 MPa ciclos etapa simple y 0.8 MPa para
doble etapa).
•Chillers de absorción fuego directo.
•Chillers de absorción exhosto directo (gases de exhosto a 300 ºC para etapa simple y
500 ºC para doble etapa) .
•Chillers de absorción Multienergy (Temperaturas de gases de 300ºC, vapor a 0.1 MPa
y agua a 90ºC min.).
De lo anterior resumimos que son ideales para utilizar en esquemas de
cogeneración. En forma directa el mas indicado es el chiller fuego directo,
aunque los de agua caliente y vapor se pueden usar de esta forma, no son
recomendables energéticamente, y siguen siendo mejor empleados en
esquemas de cogeneración. El chiller de exhosto directo es exclusivo para
cogenerar.
Principales fabricantes a nivel mundial:
Alternativa II: Cogeneración
Generación en sitio sustitución entre
85 y 100% de EE
Subestacion
Red pública
Respaldo
Gas natural de
generación
Consumo estación
servicios generales 7%
1
2
3
4
Compresor
Disminución de la
potencia del
compresor en 14 %
Enfriador
Consumo sistema
de compresión de
gas natural 93 %
Torre de
enfriamiento
Gases de desecho
baja temperatura
Circuito de
enfriamiento del
compresor T entrada
del agua 7ºC
Gases a alta
temperatura
Aumento del
flujo masico de
hasta un 18.4 %
Almacenamiento
Volumen: 1600 lt
Masa: 185 kg
Chiller de
absorción
Multienergy
Gas natural de
generación
Chiller de absorción enfriamiento del gas natural entre etapas.
Consumo estación
servicios generales 7%
Subestacion
Red pública
Consumo prom
74.704 kWh/mes
Torre de
enfriamiento
Consumo sistema
de compresión de
gas natural 93 %
1
2
3
4
Compresor
Enfriador
Gases de desecho
baja temperatura
Almacenamiento
Volumen: 1600 lt
Masa: 185 kg
Circuito de
enfriamiento del
compresor T entrada
del agua 7ºC
Chiller
mecánico
condensado
por aire
Chiller de
absorción
Fuego directo
Gas natural de
generación
Recuperación de calor para la producción de agua fría en un distrito de enfriamiento.
8
7
6
5
1
2
Chiller
Usuarios 4
Districoolling
Planta CMSA
Gases chimenea
324-SX-152
3
1. Equipo recuperador de calor
2. Chiller de absorción
3. Bombas de agua fría
4. Sistema de distribución y manejadoras de agua fría
5. Bombas de agua de enfriamiento
6. Torre de enfriamiento
7. Bombas de agua caliente
8. Tanque acumulador de agua caliente