Aire acondicionado Índice de máquinas de refrigeración por Absorción

Índice de máquinas de refrigeración por Absorción

ÍNDICE DE MÁQUINAS DE REFRIGERACIÓN POR ABSORCIÓN        1

MÁQUINAS DE REFRIGERACIÓN POR ABSORCIÓN        2

1. - Generalidades        2

2.A. - Principio de funcionamiento de la Máquina de Absorción.        2

Máquinas de Refrigeración / Calefacción        5

2.B.- El ciclo de funcionamiento sobre el diagrama de bromuro de litio        7

2.C.- Funcionamiento con carga parcial.        8

2.D.- Máquinas de Absorción de Doble efecto        11

Ciclo de Refrigeración:        11

Ciclo de Calefacción:        12

3.A. - Características principales de las máquinas de absorción y criterios de selección        12

3.B.- Circuitos Auxiliares        14

Tuberías de Vapor y Condensados:        14

Tuberías de agua de condensación:        14

Tuberías de gas  (para equipos que reemplazan el vapor por el gas natural)        15

Instalación eléctrica:        16

4. - Resumen de características y ventajas        16

4-1.- Simple, sin ruidos ni vibraciones.        16

4-2.- Refrigeración y Calefacción en una sola unidad.        16

4-3.- Ahorro energético        16

4-4.- Tamaño reducido        16

4-5.- Bajo costo de instalación, mínimo de supervisión y mantenimiento.        16

4-6.- Amplio rango de capacidades        17

4-7.- Parcialización y control de temperatura        17

4-8.- Uso del agua como fluído refrigerante        17

4-9.- Uso del bromuro de litio como Absorbente        17

5.- Selección del equipo        17

6.- Esquemas básicos de Instalación.        17

Código 56037 – “Máquinas de Refrigeración por Absorción”

        Adaptación y Redacción Técnica: Ing. F. Massaro

        Revisión Técnica: Ing. T. Biach

Fuentes:         - Manual de Refrigeración y Aire Acondicionado (Pizzetti)

-Publicación Técnica “It Cools Waterwith steam” (Carrier Corporation)

• Publicación Técnica “Absorption chiller / heaters” (Sanyo, Japón)

Buenos Aires, Marzo de 1998

Máquinas de refrigeración por absorción

1. - Generalidades

        Desde 1945 las máquinas de absorción representan el mayor avance en la técnica del frío. Los primeros equipos fueros introducidos en el mercado por CARRIER y  producían agua enfriada alimentándose con vapor a baja presión. Estas máquinas eran muy simples, compactas, libres de vibraciones, sin ruidos y seguras en su funcionamiento por ausencia de partes móviles.

        Respecto a los equipos convencionales, con compresor accionado por motor eléctrico, hoy las máquinas de absorción presentan la posibilidad de emplear una fuente de energía de menor costo como lo es la energía térmica. Las calderas usadas para calefacción durante el invierno ofrecen la posibilidad de producir durante el verano las frigorías necesarias a un costo bastante reducido. El consumo eléctrico es despreciable y ofrece la posibilidad de usar energía solar aún en equipos de alta capacidad.

        Por sus propias características es fácil lograr una automatización total y parcializar su funcionamiento con elevados rendimientos.

        El campo de aplicación se extiende desde el acondicionamiento de aire para confort hasta los más variados procesos industriales.

2.A. - Principio de funcionamiento de la Máquina de Absorción.

        El funcionamiento está basado en un conocido fenómeno físico, según el cual la tensión de vapor de una sustancia (refrigerante) puede ser disminuida añadiendo una segunda sustancia (absorbente) que forma con la primera una solución. Aumentando la cantidad de absorbente con una tensión de vapor suficientemente baja y manteniendo la solución a la temperatura y concentración necesarias se puede lograr que la tensión de vapor de la solución sea inferior a la del refrigerante en el evaporador.

        Así la solución absorberá los vapores de refrigerante que proviene del evaporador y en este continuará la ebullición, obteniendo el efecto frigorífico deseado. En las máquinas de absorción de bromuro de litio el refrigerante es agua y la absorción es hecha por una solución de agua y bromuro de litio. (Fig. 1)[pic 1]

Figura N° 1

        El agua a enfriar ingresa en el haz de tubos del evaporador  del que sale a una temperatura más baja. Como el interior del evaporador se encuentra a una presión absoluta muy baja, el refrigerante, que en éste caso también es agua, hierve y se evapora a medida que recibe calor del agua a enfriar.

        La bomba del evaporador rocía completamente el haz de tubos aumentando la transmisión térmica.

        El refrigerante que no se ha evaporado es recogido en un depósito, luego aspirado por la bomba y recirculado. (Fig. 2)[pic 2][pic 3][pic 4]

Figura N° 2

        La presión absoluta en el evaporador es mantenida por la acción del absorbente y determina la temperatura de ebullición del refrigerante, así como la temperatura del agua enfriada a la salida de la máquina.

        La solución de Bromuro de Litio es pulverizada sobre los tubos del absorbedor impulsada por la bomba, y continuamente absorbe (condensa) vapores de refrigerante transmitiendo el calor de condensación y de dilución al agua refrigerante (agua de condensación) que pasa dentro de los tubos del absorbedor. La temperatura del agua refrigerante determina la temperatura de la solución de bromuro de litio y junto a su concentración determinan la presión en el absorbedor.

        Una fracción de esta solución (llamada solución diluida) es aspirada continuamente del fondo del absorbedor y conducida por una bomba hasta el generador, pasando por un intercambiador de calor.

        El vapor (u otro fluido caliente) introducido en el generador evapora de nuevo el agua que se había condensado en el absorbedor. Así aumenta la concentración de la solución (solución concentrada), que atravesando el intercambiador de calor llega al absorbedor. (Fig. 3)

[pic 5]

Figura N° 3

        El vapor de agua separado en el generador es licuado en el condensador transmitiendo al agua de condensación su calor latente y se recoge, en estado líquido en un depósito que se descarga por gravedad, volviendo al evaporador. De esta manera se completa el ciclo. (Fig. 4)

[pic 6]

Figura N° 4

[pic 7]

Figura N° 5 (Pizzetti)

Máquinas de Refrigeración / Calefacción

        Una variante del equipo anterior consiste en reemplazar el vapor en el generador por un sistema de calentamiento dispuesto en línea entre el intercambiador de calor y el generador, permitiendo usar gas natural para el calentamiento de la solución diluida sin fluidos intermedios (vapor de agua sobrecalentada).

[pic 8]

Figura N° 6 a: Cooling Cycle Single Effect (Sanyo)

(Ref.: 1- Absorbedor; 2. Intercambiador de calor; 3. Generador; 4. Separador; 5. Condensador; 6. Evaporador

        El mismo equipo permite en invierno ser usado como calentador y generador de agua caliente (ver fig. 7).

[pic 9]

Figura N° 6 b: Heating Cycle Single Effect (Sanyo)

(Ref.: 1- Absorbedor; 2. Intercambiador de calor; 3. Generador; 4. Separador; 5. Condensador; 6. Evaporador

        Aquí el refrigerante es directamente enviado al evaporador (en lugar del condensador), allí se condensa sobre el haz de tubos: cediendo el calor latente al agua de circulación.

[pic 10]

Figura N° 7:  Vista interna constructiva (Sanyo)

2.B.- El ciclo de funcionamiento sobre el diagrama de bromuro de litio

        El funcionamiento de la máquina de absorción puede ser aclarado con ayuda del diagrama de equilibrio de la solución de bromuro de litio y agua que nos muestra la relación que existe entre las presiones, las temperaturas y las concentraciones de solución (Fig. 8)

[pic 11]

Figura N° 8 Ciclo de funcionamiento para la carga máxima

(Reproducida del ASHRAE (Journal  Septiembre 1980) con Autorización ASHRAE)

        Sobre las absisas se representan las concentraciones. Las líneas curvas son las isotermas de la solución.

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