Revista Arquitectura

Frío solar mediante máquinas de absorción

Por Pmontes
La alternativa más ecológica a la hora de climatizar un edificio es el empleo de fuentes de energía renovables o el aprovechamiento de excedentes de energía de otros procesos.
Para este tipo de aplicaciones se emplean las máquinas de absorción. Estas máquinas se diferencian de las máquinas de climatización por compresión de vapor convencionales en que la fuente exterior de energía necesaria para su funcionamiento es de origen térmico y no eléctrico.
En particular una excelente fuente de energía es la energía solar térmica, en muchas instalaciones se emplea únicamente para la generación de agua caliente sanitaria, presentando importantes excedentes que en muchos casos se disipan directamente al ambiente exterior, especialmente en los meses de verano en los que la demanda de refrigeración es más elevada.
Frío solar mediante máquinas de absorción
Frío solar mediante máquinas de absorción
Entre los distintos tipos de máquina de absorción destacan::
  • Máquinas de efecto simple amoníaco/agua.
  • Máquinas de doble efecto agua/bromuro de litrio.
MÁQUINAS DE SIMPLE EFECTO
Explicaremos en primer lugar el modo de funcionamiento de las máquinas de efecto simple a partir de cada uno de los elementos que la constituyen y que se muestran en el siguiente esquema:Frío solar mediante máquinas de absorción

  • Generador: contiene una solución de amoníaco disuelto en agua a elevada presión (unos 20 bar). Por efecto de la energía térmica exterior aportada al sistema el amoníaco disuelto se vaporiza, separándose del agua. Este vapor generado se dirige hacia el condensador.
  • Condensador: en este intercambiador el amoníaco se condensa cediendo calor a otro fluido, que puede ser agua o aire.
  • Válvula de expansión: el amoníaco en estado líquido a presión elevada se expansiona bajando bruscamente su presión, de manera que pasa a estado bifásico (liquido + vapor).
  • Evaporador: el amoníaco se evapora absorbiendo energía del circuito de utilización, generalmente agua que alimenta a un conjunto de fan coil que se encargan de climatizar las diferentes estancias.
  • Absorbedor: el vapor a baja presión pasa a éste disolviéndose de nuevo en el agua procedente del generador.
  • Bomba: se encarga de circular la mezcla el amoníaco disuelto en agua hacia el generador.
Estas máquinas presentan un COP entre 0.6 y 0.8.
Estas máquinas requieren de un fluido térmico a una temperatra entre 70-90 ºC. En caso de emplear energía solar térmica son adecuados los captadores de vacío.
MÁQUINAS DE DOBLE EFECTO
En cuanto a las máquinas de doble efecto su funcionamiento es similar con la salvedad de que el fluido refrigentante en este caso es el agua y el absorbente es una sal (bromuro de litio).
Presenta los mismos elementos que una máquina de simple efecto añadiendo un generador de baja temperatura.
La generación de fluido refrigerante (agua) y la regeneración del absorbente se realiza en 2 etapas distintas, de ahí la denominación de doble efecto.
El siguiente esquema ilustra su funcionamiento:
Frío solar mediante máquinas de absorción
La solución concentrada de LiBr es aspirada desde el absorbedor y transportada hacia el generador de baja temperatura. Una vez allí hierve gracias al calor transferido por el refrigerante (vapor de agua) producido por el generador de alta temperatura, liberando vapor de agua y produciendo una solución de LiBr aún más concentrada, parte de la cual es aspirada por una bomba y transportada hasta el generador de alta temperatura y la otra parte vuelve de nuevo al absorbedor pasando antes por un recuperador de baja temperatura donde es enfriada.
En el generador de alta temperatura esta solución concentrada hierve por el efecto de la fuente de calor externa, generando refrigerante a alta temperatura. Como hemos indicado anteriormente este vapor a alta temperatura pierde calor en el generador de baja temperatura, produciéndose una condensación parcial del mismo. Por tanto el generador de baja temperatura actúa también como condensador.
El vapor generado en el generador de baja temperatura fluye hacia el condensador donde cede calor latente al circuito agua de refrigeración cambiando de estado (de vapor a líquido).
El refrigerante producido en los dos generadores, ya en estado líquido, es rociado mediante unos sprays sobre un intercambiador de tubos, por el interior de los cuales circula agua que es enfriada en este proceso. El agua rociada se evapora en este intercambio de calor, pasando de nuevo al absorbedor donde se encuentra con parte de la solución saturada procedente de los generadores siendo absorbido por ésta.
Este proceso un tanto complejo consigue aumentar el COP de la máquina hasta 1 - 1.2.
Estas máquinas requieren de un fluido térmico a una temperatra superior a 150 ºC. En caso de emplear energía solar térmica se requiere el empleo de captadores parabólicos orientables.
Esta tecnología ofrece una excelente oportunidad para una climatización ecológica aprovechando de la mejor manera la energía solar que tan accesible tenemos en los países mediterráneos.

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