Modelado y caracterización de una máquina de absorción de doble

Introducción
1. Introducción
El fuerte crecimiento de la demanda de energía que se ha producido a nivel
mundial en los últimos años, reflejado en la figura 1-1, recogida en “Key
World Statistics 2008” [1], ha traído un aumento muy importante en el precio
del barril de petróleo, lo que ha afectado de forma notable a las economías
mundiales y ha traído conflictos en diversos lugares del planeta.
Figura 1-1. Evolución del consumo de energía primaria según zonas geográficas en mega
toneladas equivalentes de petróleo
Dicho incremento en el precio del barril de petróleo en los últimos años se
observa de forma clara en la figura 1-2, extraída de [2]. El elevado consumo
de los países más desarrollados, junto con el incremento experimentado en
los países emergentes ha hecho que en estos momentos, pese a que la crisis
económica sea la principal protagonista del panorama mundial, el problema
de la energía siga estando presente y sin resolver, con las consecuencias tanto
económicas como medioambientales que todos conocemos.
Modelado y caracterización de una máquina de absorción de doble efecto
Introducción
Figura 1-2. Evolución del precio del barril de petróleo en el periodo 1973-2008
La solución del problema pasa tanto por desarrollar nuevas tecnologías que
sean mas limpias, como por mejorar las ya existentes para mejorar sus
prestaciones y reducir el consumo de energía y sus emisiones en todos los
sectores implicados, (industria, transporte, sector servicios, etc). La
climatización esta presente en todos ellos, y es, en mayor o menor medida en
cada uno de los sectores, responsable de una parte considerable del consumo
energético.
Observando la situación de la climatización a nivel nacional, vemos que en los
últimos años se ha producido un importante aumento del consumo eléctrico
para climatización debido, entre otros factores, al aumento de la venta de
equipos, que ha provocado en algunas ciudades problemas con el suministro
eléctrico en las épocas de mayor rigor climático. Como dato, en España, en el
año 2003, el consumo de energía para climatización en edificios de oficinas
fue el 52% del consumo total en los mismos, mientras que en el sector
doméstico fue del 42%, según [3].
Este proyecto estudia la tecnología de refrigeración por absorción, que pese a
tener una cuota de mercado muy pequeña, por sus características y su
potencial de desarrollo puede ayudar a mejorar la situación del problema
energético.
Un sistema de refrigeración por absorción es un sistema capaz de generar frío
a partir del aprovechamiento de una fuente de calor, ya sea un combustible,
energía solar, cualquier energía térmica no aprovechada en un proceso
industrial, o una cogeneración.
Modelado y caracterización de una máquina de absorción de doble efecto
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1.1. Ventajas y desventajas del uso de máquinas de absorción en
refrigeración
Una gran ventaja de las máquinas de absorción es la posibilidad es poder
emplear diversas fuentes de calor (en algunas se puede emplear mas de una)
lo que nos da la posibilidad de poder una energía que en otras circunstancias
no seria aprovechada, con lo que estaríamos consiguiendo cubrir las
necesidades de climatización de forma eficiente. Además, la amplia gama de
potencias disponibles nos asegura que se dispone de equipos para satisfacer
cualquier tipo de demanda. Estas características hacen que los equipos de
absorción tengan una gran flexibilidad que les permitan implementar
soluciones de climatización en cualquier situación.
Además, las máquinas de absorción no generan ruidos o vibraciones, al no
tener compresor. Eso implica menores costes de mantenimiento por
sustitución de piezas y una causa menos de posibles interrupciones de
funcionamiento.
Sin embargo, no todo son ventajas en el uso de máquinas de absorción. Quizás
su principal desventaja sea que su COP es mucho mas bajo que el de un
equipo accionado por compresión mecánica. Sin embargo, es necesario un
análisis mas profundo de este aspecto, que será realizado en el estudio de
impacto ambiental, en el apartado 6 del capitulo 2.
Un aspecto a destacar es el hecho de que la mayoría de las maquinas de
absorción condensan por agua, aunque se están desarrollando maquinas que
condensan por aire. Esto implica el uso de torres de refrigeración para
evacuar el calor. Si bien el uso de torres no implica ningún problema técnico,
conlleva añadir un equipo más al sistema, junto a la necesidad de
mantenimiento de la torre para evitar la aparición de cepas de legionela.
Otro factor a destacar es la disponibilidad de espacio. Un sistema de
refrigeración por absorción (maquina y torre de refrigeración) necesitan un
volumen mucho mayor para ser instalados que un sistema de compresión
mecánica, por lo que en ciertas circunstancias el espacio disponible puede ser
un factor limitante.
Además, hay que indicar que una máquina de absorción necesita operaciones
de mantenimiento que no se realizan a una máquina de compresión mecánica,
como mediciones para determinar la pureza del agua y de la solución salina,
por lo que necesitan personal convenientemente formado y equipado con los
medios adecuados. Aunque en la actualidad ya esta controlado, el problema
de la cristalización de la solución era uno de problemas que ocasionaba la
mayoría de las paradas en los equipos de absorción.
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1.2. Objeto y alcance del proyecto
El objetivo de este proyecto es diseñar un modelo que permita conocer el COP
de una máquina de absorción de doble efecto en cualquier punto de operación
(en modo refrigeración) a partir de los datos de catálogo proporcionados por
los fabricantes.
Previo al modelo, se realizara un estudio del estado del arte de las máquinas
de absorción, donde se explicaran su funcionamiento, ciclos de trabajo,
aplicaciones, tipología, y se realizara un estudio del mercado de dichos
equipos.
El desarrollo teórico del modelo tendrá en cuenta los factores físicos que
afectan al funcionamiento de la máquina. Dichos factores serán comentados
durante el propio desarrollo.
Una vez completado el desarrollo del modelo, se procederá a realizar una
simulación del mismo empleando los datos de catálogo una máquina de
absorción, en concreto el modelo BZH-15 de la compañía Broad.
Una vez obtenidos los resultados de la simulación, se procederá a realizar un
análisis de los mismos y a la realización de modificaciones y/o
simplificaciones en el modelo.
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