Table Of ContentARTÍCULO TÉCNICO
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Refrigeración por absorción.
Interés energético e impacto
ambiental
Por José María CANO MARCOS
Ingeniero Industrial.
Miembro del Comité Científico de ATECYR
Las primeras aplicaciones industriales de los principios na o incorporándolo a una
termodinámicos de la absorción de un vapor por un masa líquida. El resto de com-
líquido, con el fin de conseguir la refrigeración de otro ponentes e intercambiadores
líquido, datan de los primeros años 30. de calor que configuran una
planta frigorífica de Absor-
La comercialización a mayor escala de plantas
ción, se utilizan para transpor-
frigoríficas de absorción con ciclo Amoniaco-Agua
tar el vapor absorbido y rege-
comienzan en los 40 y la puesta en el mercado de las
nerar el líquido correspon-
primeras plantas con ciclo agua-Bromuro de Litio
diente para que la evaporación
tiene lugar a principio de los 50.
se produzca de una manera
continua.
Los ciclos de absorción se basan físicamente en la
capacidad que tienen algunas sustancias, tales como el
En los ciclos de absorción ha-
agua y algunas sales como el Bromuro de Litio, para blamos siempre de agente ab-
absorber, en fase líquida, vapores de otras sustancias sorbente, designando así a la
tales como el Amoniaco y el agua, respectivamente. sustancia que absorbe los va-
pores, y de agente refrigeran-
te, o agente frigorífico, a la
sustancia que se evapora y da
FUNDAMENTOS lugar a una producción frigo-
FISICOS rífica aprovechable. Serían ab-
sorbentes el agua y la solución
de Bromuro de Litio, y refri-
A partir de este principio es gerantes el Amoniaco y el
posible concebir una máquina agua destilada, en los ciclos de
en la que se produce una eva- absorción Agua-Amoniaco y
poración con la consiguiente Bromuro de Litio-Agua, res-
absorción de calor, que permi- pectivamente.
te el enfriamiento de un fluido
secundario en el intercambia- Para conseguir una mejor
dor de calor que actúa como compresión del funciona-
evaporador, para acto seguido miento de un ciclo de absor-
recuperar el vapor producido ción, haremos una compara-
*De las jornadas técnicas
“Climatización 2001” disolviendo una solución sali- ción entre este y un ciclo de
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refrigeración por compresión presión se mantiene sensible- ben por el absorbente, agua o
mecánica, de uso más extendi- mente mas baja, debido a que solución de bromuro de litio,
do y, por tanto mas conocido el compresor está aspirando en un proceso de disolución
a todos los niveles técnicos. de ella, que la presión de satu- endotérmico que requiere de
ración que correspondería en refrigeración externa para que
En un ciclo de compresión el equilibrio a la temperatura a la solución se mantenga en
mecánica, los vapores del la que se encuentra el agente condiciones de temperatura
agente frigorígeno (como frigorígeno en estado líquido. correctas y no aumente la pre-
debe ser denominado) que se Este desequilibrio entre las sión en la cámara en la que se
producen en el evaporador de presiones y temperaturas de produce la absorción y que se
la máquina dando lugar a la saturación y las reales a las que denomina Absorbedor. En
producción frigorífica, son as- el refrigerante se encuentra, este circuito de refrigeración
pirados por un compresor que origina la evaporación parcial externa se utilizan normal-
ejerce las funciones de trans- del líquido, que toma el calor mente torres de refrigeración
portar el fluido y de elevar su latente de cambio de estado de agua de tipo abierto o ce-
nivel de entalpía. El vapor de la masa del propio líquido, rrado. El agua enfriada en la
comprimido a alta presión y enfriándola hasta la tempera- torre se hace circular a través
con un elevado nivel térmico tura de saturación que corres- del interior del haz tubular de
se entrega a un intercambia- ponde a la presión a la que se otro intercambiador que se
dor de calor, el condensador, encuentra, punto en el que la encuentra situado en el inte-
para que ceda su energía a evaporación se interrumpe. El rior de la cámara del absorbe-
otro fluido, que no es utiliza- refrigerante en estado líquido dor y sobre el que se rocía el
ble para la producción frigorí- a baja temperatura entra en el absorbente para facilitar el
fica, y cambie de estado, pa- evaporador, donde se evapo- proceso de la absorción. La
sando a ser líquido a alta pre- rará, cerrando así el ciclo fri- masa de absorbente conte-
sión y temperatura, y por lo gorífico. niendo el refrigerante absorbi-
tanto tampoco utilizable para do se transporta, mediante
la producción frigorífica. Este En la máquina de absorción se bombeo, hasta otro intercam-
líquido relativamente caliente produce un proceso similar: El biador de calor cuya función es
se fuerza a pasar a través de un refrigerante, agua o amoniaco, separar el refrigerante del ab-
dispositivo en el que deja par- se evapora en el evaporador sorbente, por destilación del
te de la energía que contiene, tomando el calor de cambio de primero. Este intercambiador
por fricción mecánica funda- estado del fluido que circula de calor se denomina Concen-
mentalmente, y a partir del por el interior del haz tubular trador o Generador y es de
cual entra en una zona del cir- de este intercambiador. Los tipo inundado. Por su haz tu-
cuito frigorífico en la que la vapores producidos se absor- bular se hace circular el fluido
caliente, normalmente agua o
vapor de agua, que constituye
la fuente principal de energía
para el funcionamiento del ci-
clo de absorción, y que proce-
de como efluente de cualquier
tipo de proceso en el que se
genere calor residual.
En el concentrador se produ-
ce la ebullición del refrigeran-
te, que se separa del absorben-
te y que como consecuencia
aumenta su concentración, en
el caso de solución salina, o su
pureza cuando se trata de
agua, para que pueda ser utili-
Figura 1. zado de nuevo en el proceso
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de absorción. El FLUJO de
absorbente vuelve al absorbe-
dor siguiendo un camino mas
o menos diferente según cada
tipo de máquina, mientras que
el flujo de vapores del refrige-
rante destilado en el concen-
trador pasa, por simple dife-
rencia de presión, a otro inter-
cambiador de calor por el in-
terior de cuyo haz tubular cir-
cula agua procedente también
de la torre de refrigeración, y
que se denomina condensador
porque alrededor de su haz
tubular se produce la conden-
sación de los vapores del
agente frigorífico para volver
Figura 3
al estado líquido.
El líquido obtenido en el con- pora parcialmente, llevando la Si comparamos ambos ciclos,
densador se canaliza hacia la cá- temperatura de la masa del lí- comprenderemos que en el de
mara de evaporador, por grave- quido a la temperatura de satu- absorción los intercambiado-
dad y por diferencia de presión, ración que corresponde a la res de calor del Absorbedor y
ya que esta se encuentra a una presión en la que la cámara del del Condensador, junto con la
presión inferior a la de la cáma- evaporador se encuentra. De bomba o bombas que hacen la
ra del condensador. Cuando el esta forma, el líquido frío está función de transporte del ab-
líquido llega a la cámara del en condiciones de tomar calor sorbente, equivalen a su traba-
evaporador sufre un fenómeno del fluido que circula por el in- jo al compresor del ciclo de
idéntico al comentado en la terior del haz tubular del eva- compresión mecánica. Mien-
descripción hecha del ciclo de porador, hasta evaporarse, ce- tras que en el evaporador,
compresión mecánica, y se eva- rrando así su ciclo1. condensador y dispositivo de
expansión de las máquinas de
absorción se desarrollan pro-
cesos similares, por no decir
idénticos, a los que tienen lu-
gar en sus homónimos del ci-
clo de compresión mecánica.
Sería válido referirse al Con-
centrador y Condensador de
la máquina de absorción
como Sector de Alta Presión,
y al Absorvedor y Evaporador
como Sector de Baja Presión,
siguiendo la similitud con el
ciclo de compresión mecánica.
AMBITO
REGLAMENTARIO
Figura 2.
Nuestra Reglamentación no
hace referencias muy explícitas
1Absorption refrigeration. Air-Conditioning Clinic, The Trane Company, 1985. a las aplicaciones de plantas fri-
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térmicas residuales, solo hace
mención directa de los equipos
de absorción en la ITE 04.11.3
e), en cuanto a la documenta-
ción exigible.
Tratándose de un reglamento
específico para instalaciones
destinadas al confort humano
en la edificación, es lógico que
el R.I.T.E. no se ocupe de las
instalaciones de refrigeración
por absorción con mayor de-
talle, dado que estas son de
mayor interés en aplicaciones
industriales y de proceso.
Tampoco hay actualmente
ninguna Norma UNE especí-
fica para equipos de absorción,
y los reglamentos de Recipien-
tes a Presión y de Seguridad de
Figua 4. Plantas e Instalaciones Frigorí-
ficas, solo se refieren a estos
con carácter general.
goríficas y sistemas de Absor- bilidad de utilización de ener-
ción. gía eléctrica, o en casos excep- La normativa fuera de España
cionales expresamente autori- es también bastante escasa,
El anterior Reglamento de zados. En todos los casos, las solo la norma ARI 560/1992
Instalaciones de Calefacción, exigencias de rendimiento mí- (Absorption water chilling
Climatización y Agua Caliente nimo para instalaciones con and water heating packages)4,
Sanitaria(2), en su IT.IC, equipos accionados térmica- establece criterios de diseño y
11.4.3., establecía una rela- mente, según la tabla 4.5 de de aplicación para equipos de
ción simple de los componen- esta norma, eran del 48%, para refrigeración por ciclos de ab-
tes que debían incorporar las equipos de concentrador ca- sorción, así como para la reali-
plantas de absorción, así como lentado directamente por la zación de ensayos de presta-
de los controles mínimos que combustión de combustibles ciones térmicas, esta norma es
deberían estar disponibles en líquidos o gaseosos, o del 68% prácticamente la única especí-
cada equipo. para equipos con concentra- fica de aplicación general para
dor de calentamiento indirec- estos equipos.
La IT.IC. 04.2.3., en su apar- to por vapor o agua caliente.
tado d), se refería específica- Valores bastante altos, sobre En conclusión, no se puede
mente a los sistemas de absor- todo en este último caso. decir que la reglamentación
ción, autorizando su utiliza- aplicable a la maquinaria fri-
ción exclusivamente cuando se Por su parte el actual R.I.T.E.3, gorífica de absorción y a su
dispusiera de una fuente de es aún menos explícito, aunque utilización sea extensa, lo cual
energía térmica gratuita o resi- preconiza las instalaciones de no es beneficioso, en absolu-
dual de carácter permanente o cogeneración, y todos aquellos to, ya que la falta de definición
bien cuando no existiera posi- sistemas que utilizan energías en muchos aspectos dificulta,
o cuando menos limita, la es-
pecificación de este tipo de
2Reglamento de Instalaciones de Calefacción, Climatización y A.C.S., Real decreto
sistemas salvo en aplicaciones
1618/1980.
3Reglamento de Instalaciones Térmicas en los Edificios RITE, Real Decreto 1751/1998. en las que su efectividad eco-
4ARI Standard 560-1992, Air-Conditioning and Refrigeration Institute, 1992. nómica es evidente.
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CONSIDERACIONES primera vez delante de una mecánica en el que el trabajo
SOBRE OPERACIÓN Y planta enfriadora por ciclo de del compresor es determinan-
MANTENIMIENTO absorción, por muy expertos te, en un ciclo de absorción el
que sean en el servicio de ma- equilibrio se consigue a partir
Uno de los rasgos característi- quinaria de compresión mecá- de efectos puramente termo-
cos de la maquinaria frigorífi- nica de vapor, tardan bastante dinámicos. Esto también
ca de absorción ha sido siem- tiempo en comprender que la hace más compleja la com-
pre su hermeticidad y dificul- mayoría de los criterios de ser- prensión del comportamien-
tad de comprensión para los vicio y las “reglas del arte” vá- to de la máquina para los
operadores. Por principio, la lidas en la refrigeración “con- operadores, ya que esta se
necesidad de confinar sustan- vencional”, no son de aplica- adapta en cada instante a las
cias de cierto riesgo como el ción inmediata a las máquinas condiciones cambiantes de
Amoniaco, y de mantener de- de absorción. los circuitos exteriores, bus-
presiones relativas muy altas cando el equilibrio, como un
en su interior, para conseguir El comportamiento de los ser vivo se adapta a las condi-
la evaporación de refrigeran- fluidos interiores de la máqui- ciones del medio que le ro-
tes, tales como el agua, a tem- na de absorción, refrigerante y dea. Los americanos llaman a
peraturas lo suficientemente absorbente, durante el proce- la máquina de absorción “the
bajas para hacerlas utilizables so de funcionamiento del ci- living machine”.
en procesos de refrigeración; clo está directamente condi-
recordemos que para que el cionado por la evolución ener- Además, la gran inercia térmi-
agua se evapore a 5°C se re- gética de los fluidos exteriores ca de las máquinas de absor-
quiere una presión absoluta a la máquina; agua a enfriar en ción para adaptarse a las varia-
de 870 Pa; condicionan un di- el evaporador, agua de la torre ciones externas, debido fun-
seño mecánico muy robusto y de recuperación, y agua ca- damentalmente a su volumen
hermético, que dificulta en liente o vapor aportado al y a las cantidades importantes
buena medida la interpreta- concentrador. El equilibrio de absorbente y refrigerante
ción desde el exterior de lo energético entre todos los in- que contienen, son también
que esta sucediendo en el in- tercambiadores de calor de la inconvenientes para la buena
terior de la máquina, durante máquina es el que condiciona comprensión de su respuesta
su funcionamiento. la estabilidad del ciclo. en unas determinadas condi-
ciones de estado.
Por otra parte, los técnicos fri- A diferencia de cómo se com-
goristas que se encuentran por porta un ciclo de compresión Desde el punto de vista de su
operación y mantenimiento,
las máquinas de absorción re-
quieren intervenciones espe-
cíficas que no son de aplica-
ción en otro tipo de circuitos
frigoríficos. Por ejemplo: Es
preciso efectuar mediciones
periódicas del estado de pu-
reza del agua y de las solucio-
nes salinas, mediante la ex-
tracción de muestras y análi-
sis de las mismas; el conoci-
miento de los niveles de con-
centración en las soluciones
es imprescindible para deter-
minar si el rendimiento ins-
tantáneo de un determinado
equipo es o no correcto; la
medición del nivel de vacío
Figura 5. Ábaco de Equilibrio para Soluciones Agua-BrLi. interior en una máquina es
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fundamental para compren- bién se ha hecho patente en negativo que ejerce sobre la
der si la producción frigorífi- las máquinas frigoríficas en los producción frigorífica, es hoy
ca sé esta llevando a cabo co- últimos años. fácilmente combatible me-
rrectamente, etc. En el servi- diante el empleo de sistemas
cio de las máquina de absor- La aplicación de dispositivos automáticos de purga de ele-
ción se utilizan útiles e ins- de control basados en micro- vadísima eficiencia.
trumentos tales como bom- procesadores, permite la utili-
bas de trasiego, densímetros, zación de todo tipo de senso- Finalmente, la adaptación de
vacuómetros y aditivos quí- res de temperatura, presión y la producción a la demanda
micos que se aplican en otros concentración, y la utilización energética en cada aplicación
equipos de refrigeración. Sin de lógicas de control que: por se efectúa en las máquinas de
embargo no se utilizan ma- una parte ponen al alcance de última generación con gran
nómetros frigoríficos que son los operadores, de manera in- efectividad, mediante procesa-
de uso común en los circuitos mediata, una información im- dores de acción P.I.D. Y con-
de compresión mecánica5. portantísima e imprescindible vertidores de frecuencia para
para el manejo de la máquina, el accionamiento de los moto-
cuya obtención era como mí- res de las bombas, con los que
CRITERIOS ACTUALES nimo, muy laboriosa con los se consiguen mejoras sustan-
DE DISEÑO controles utilizados anterior- ciales de la eficiencia de los ci-
mente; y por otra facilitan un clos y de los coeficientes de
Cuando las primeras plantas funcionamiento más estable y operación (C.O.P.) de los
de absorción aparecieron en el seguro de las máquinas. equipos.
mercado la tecnología electró-
nica estaba en sus albores, En materia de seguridad y es- Desde el punto de vista de re-
para su control y regulación se tabilidad de funcionamiento, sistencia mecánica también se
utilizaron dispositivos neumá- los nuevos criterios que se han conseguido mejoras im-
ticos de forma generalizada. aplican al diseño y la disponi- portantes. La utilización de
Con estos controles, aún ejer- bilidad de tecnologías más po- aceros aleados de alta resisten-
ciendo correctamente su fun- tentes, han aportado grandes cia en la fabricación de las en-
ción, la hermeticidad de la mejoras. Así por ejemplo, se volventes permite una cons-
máquina se hacía mayor, si ha conseguido que los proce- trucción más ligera, y el em-
cabe, para los operadores, y sos de entrada en carga, pues- pleo de tubos de materiales
era laboriosa y complicada la ta en régimen y parada de las inoxidables o de alta resisten-
interpretación del comporta- máquinas, se desarrollen de cia a la corrosión, como el cu-
miento de una máquina en manera equilibrada y sin ries- proniquel, en la fabricación de
unas condiciones de estado go de que se produzcan fenó- los haces tubulares de los in-
determinadas. menos perturbadores. La “te- tercambiadores de calor, facili-
mible” cristalización, causa de ta mejores rendimientos en la
Hoy en día estas dificultades la mayoría de las incidencias y transmisión de calor al tiempo
de acceso e interpretación se paradas de equipos de absor- que alarga la vida útil de las
han eliminado prácticamente, ción con ciclos Bromuro de máquinas.
y es mucho más sencillo e in- Litio/Agua en el pasado, es
mediato analizar el comporta- hoy en día, un fenómeno per- El conjunto de mejoras accesi-
miento de un equipo en unas fectamente controlable, y bles, gracias a la utilización de
condiciones dadas. Este gran puede prevenirse sin demasia- nuevas tecnologías, junto con
avance se debe, fundamen- da dificultad mediante contro- las ventajas que los ciclos de
talmente al desarrollo y per- ladores de nivel y de concen- absorción ofrecen en lo relati-
feccionamiento de las aplica- tración y válvulas automáticas. vo al aprovechamiento de
ciones de la microelectrónica La presencia de incondensa- energías residuales y su baja
al control y gestión de la ma- bles en el interior de la máqui- influencia en el deterioro del
quinaria en general, que tam- na, indeseable por el efecto Medio Ambiente, en compa-
ración con otros sistemas de
refrigeración como más ade-
5ABS-04 Operation Manual, The Trane Company 1994. lante comentaremos, hacen
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que la Refrigeración por Ab- realizar. Este criterio, nor- Los C.O.P.s esperables de los
sorción sea hoy considerada malmente, reduce de forma ciclos de absorción son tam-
como opción interesante para drástica el abanico de posi- bién muy bajos comparados
la solución de problemas de bles opciones. con los de los ciclos de com-
refrigeración en procesos in- presión mecánica. En máqui-
dustriales y de climatización, El coste inicial de una planta nas de absorción de una etapa,
para los que solo unos años frigorífica de absorción resul- con Bromuro de Litio, no se
atrás era descartada. ta, en la mayoría de los casos, superan C.O.P.s de 0,7, en
superior al de un equipo de máquinas de doble etapa se al-
compresión mecánica de la canzan valores que pueden ser
INTERES ENERGETICO misma capacidad. La razón hasta 1,5 veces a los esperables
para esta diferencia está en la en una etapa, es decir de hasta
En todo proceso de definición muy superior cantidad de ma- 1,2, esto significa que las má-
de las posibles soluciones a un teriales metálicos que son ne- quinas de doble etapa aprove-
determinado problema de cesarios para la fabricación de chan mejor la energía que las
aprovechamiento energético, los intercambiadores de calor, de etapa simple. En ciclos de
los considerandos que más en equipos que se basan en baja temperatura Amonia-
fuertemente influyen en la de- procesos termodinámicos sin co/Agua se consiguen valores
cisión de los proyectistas y de prácticamente aportación del de C.O.P. de 0,5 y pueden al-
las propiedades son de índole equivalente térmico del traba- canzarse máximos de 0,8.
económica, fundamentalmen- jo mecánico.
te, aunque hoy en día las con- Por el contrario en equipos de
sideraciones de impacto am- Sin embargo, cuando se anali- compresión mecánica de gran
biental tienen también una zan los costes de explotación a cantidad, con compresores
importancia prioritaria. partir del valor de las energías centrífugos y de tornillo, se
consumibles, la balanza puede consiguen en la actualidad
Las relaciones entre el coste desplazarse a favor de los rendimientos frigoríficos entre
de la inversión inicial requeri- equipos de absorción, si se 4,5 y 5,5 kW/kW (C.O.P.s en
da y el beneficio esperado y dan las condiciones de partida el evaporador de 4,5 a 5,5). A
entre los costes y resultados necesarias6. igualdad de costes de las ener-
de explotación previstos, en gías consumibles, estas dife-
resumidas cuentas el “cash C.O.P. rencias tan espectaculares ha-
flow” del proyecto, son deter- brían convertido a las máqui-
minantes en la elección de la El concepto de C.O.P. (Coef- nas de absorción, hace mucho
solución idónea. ficient of Performance) en re- tiempo, en piezas de museo o
frigeración, es sinónimo de “curiosidades tecnológicas”.
A partir de estas premisas, es Eficiencia Energética en el
preciso analizar en detalle to- evaporador. C.O.P. se define ¿Cuál puede ser, entonces, la
das las posibles soluciones te- “oficialmente” como: “La razón para que los ciclos de
niendo en consideración no cantidad de refrigeración ob- absorción sigan teniendo ac-
solo el coste de los equipos a tenida de una máquina dividi- tualmente una aplicación
instalar, sino también el cos- da entre la cantidad de energía práctica?. La respuesta es bas-
te de las energías a consumir, que se requiere aportar para tante sencilla: El coste de pro-
con una proyección de futu- conseguir esta refrigeración ducir el trabajo mecánico ne-
ro sobre la evolución que, (ASHRAE 1993)”7. En este cesario para obtener un kW de
previsiblemente, puedan ex- cómputo no se incluyen los refrigeración por ciclo de
perimentar estos últimos du- consumos auxiliares de ener- compresión mecánica de va-
rante el periodo que se esta- gía eléctrica necesarios para el por es, normalmente, superior
blezca como plazo de amor- funcionamiento de bombas y al coste necesario para recupe-
tización de la instalación a ventiladores. rar la cantidad de calor a apli-
car para obtener el mismo kW
en un ciclo de absorción. El
6 Application Guide for Absorption Cooling/Refrigeration using recovered heat, ASHRAE,
coste de la energía básica es el
1995.
7 ASHRAE Fundamentals Handbook, SI Edition,1997. único factor que determina la
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posible competitividad de los neración, la aplicación de sis- REDUCCIÓN DE CON-
sistemas de absorción frente a temas de absorción para la SUMOS PRIMARIOS
los de compresión mecánica. producción frigorífica será
competitiva e interesante (Ap- De todo lo comentado hasta
Por ejemplo: Si comparamos plication Guide for absorption ahora puede extraerse otra
un sistema de refrigeración cooling/refrigeration using re- conclusión importante; Te-
por compresión con un covered heat ASHRAE, 1995) niendo en cuenta que los sis-
C.O.P. esperable de 5,5, y un temas de absorción son tanto
sistema de absorción de do- También es preciso citar que más interesantes, económica-
ble etapa con un C.O.P. de aún existen lugares en los que mente hablando, cuanto más
1, en una aplicación en la la disponibilidad de energía barata es la energía térmica
que se dispone de una fuente eléctrica para grandes poten- disponible para el acciona-
de calor recuperable cuyo cias no está garantizada, o miento de las máquinas, está
coste por kW recuperado es bien implica un coste muy ele- claro que este tipo de equipos
de 1 unidad mientras que el vado, y sin embargo existen son especialmente útiles para
coste de la energía eléctrica combustibles fósiles accesi- recuperar calor de deshecho, y
necesaria para hacer funcio- bles, gas natural por ejemplo, esta particularidad permite en-
nar las máquinas de compre- a un precio aceptable. Esta es focar el problema de aprove-
sión es de 6 unidades, será otra posibilidad de aplicación chamiento energético desde
evidente el interés de utilizar de los sistemas de absorción, otro punto de vista.
el sistema de absorción, sim- utilizando en estos casos má-
plemente a partir de los cos- quinas con combustión direc- Los sistemas de absorción no
tes de las energías, sin tener ta que consumen un combus- solo hacen posible la utiliza-
en consideración otras posi- tible liquido o gaseoso direc- ción de energías térmicas que
bles ventajas. Este es un aná- tamente para la producción de serian evacuadas a la atmósfe-
lisis demasiado simplificado, calor y frío de forma simultá- ra de no utilizarse estos siste-
ya que no se han tenido en nea o alternativa, con C.O.P.s mas para su recuperación y
consideración los costes que pueden alcanzar valores aprovechamiento, sino que
energéticos que implica el de 1,5. además, al mismo tiempo, evi-
funcionamiento de las torres tan el consumo de energías
de recuperación, las bombas Así mismo puede resultar más caras, fósiles o eléctricas,
de agua de torre, ni las bom- interesante la aplicación de para su utilización en la pro-
bas de agua fría. Un estudio sistemas «híbridos», que se ducción frigorífica. Es decir,
más completo nos llevaría a basan en la instalación de má- de alguna manera, dan lugar a
la conclusión de que, tenien- quinas de absorción en serie, un doble ahorro de energía;
do en cuenta todos los con- o en paralelo, con máquinas uno por la recuperación de
sumos de todo tipo de ener- de compresión mecánica so- energías desechables y otro
gías en una aplicación dada, bre el mismo circuito de agua por la reducción de consumos
el coste de la energía eléctri- enfriada. En estos sistemas, primarios en la producción de
ca debería ser de 8 a 9 veces las máquinas de compresión energía eléctrica.
superior al de la energía tér- se utilizan para hacer frente a
mica recuperada por hacer las cargas térmicas básicas, o EXPERIENCIAS EN EL
que la opción por absorción en horas valle, mientras que DISEÑO DE INSTALA-
fuera competitividad con la las máquinas de absorción se CIONES
de compresión mecánica. utilizan exclusivamente en
horas punta o para combatir El cálculo de cualquier instala-
Lo que es evidente es que las demandas punta. Esto per- ción de plantas frigoríficas de
siempre que exista la posibili- mite dimensionar las máqui- absorción debe efectuarse,
dad de utilizar energías térmi- nas que consumen energía como en cualquier otro tipo
cas desechables, gratuitas, o mas cara para condiciones de de instalación, con el rigor ne-
de muy bajo coste, proceden- menor carga, lo que repercu- cesario para que se consigan
tes de energías renovables, o te favorablemente en los cos- las prestaciones esperadas una
efluentes de procesos indus- tes de explotación de la insta- vez la instalación se encuentre
triales o de sistemas de coge- lación. en servicio. El elevado coste
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inicial de los equipos condi- Si los caudales de agua, o va- siguientes factores para las
ciona muchas veces a los pro- por, en circulación por los dis- condiciones de diseño a plena
yectistas en el sentido de in- tintos intercambiadores, difie- carga:
tentar ajustar por defecto la ren de los de proyectos en las
capacidad útil de las plantas de condiciones reales de una ins- – Caudal real de energía dis-
absorción, para así reducir su talación dada, o bien las tem- ponible a aportar al concen-
tamaño y su coste. La deter- peraturas de los fluidos son trador; gasto de vapor a la
minación de la potencia a ins- distintas de las definidas, el ci- presión de diseño, o caudal
talar en absorción debe reali- clo frigorífico de la máquina de agua caliente a la tem-
zarse siempre a partir de los se autoequilibrará, en la medi- peratura máxima alcanzable
valores de demanda máxima a da de sus posibilidades, modi- para el dimensionamiento
los que los equipos se van a ficando los saltos térmicos y de la planta enfriadora.
ver sometidos en las condicio- las condiciones de trabajo del
nes de diseño. equipo, para tratar de conse- – Caudal de agua nominal en
guir que se igualen los térmi- el evaporador y temperatu-
No hay que olvidar que el nos de la ecuación anterior. ras de entrada y salida de
rendimiento de la máquina Esto, lógicamente llevará a la agua.
de absorción va a efectuarse máquina a funcionar en unas
directamente por la calidad y condiciones que se parecerán – Caudal de agua nominal a
la cantidad de energía aporta- poco a aquellas para las que través del absorbedor y con-
da a su concentrador, así fue proyectada. Y que será densador y temperaturas má-
como por la variación de los muy difícil corregir, por no xima y mínima alcanzables
niveles energéticos de los decir imposible, una vez la en la torre de recuperación.
fluidos circulantes por su eva- instalación en servicio.
porador y absorbedor-con- – Capacidad real de disipa-
densador, como ya hemos co- Por ello permítasenos insistir ción de calor en la torre de
mentado. Esto quiere decir en la importancia que tiene recuperación, en las con-
que el proyectista debe poner que el diseñador de la instala- diciones nominales de dise-
un especial cuidado en verifi- ción se asegure muy bien “a ño, para los caudales y tem-
car que se cumple la ecuación priori” de que las condiciones peraturas anteriores.
de equilibrio del sistema en de cálculo van a ser realmen-
cualquier condición, pero so- te alcanzables, cuando la ins- A partir de estos parámetros
bre todo en la de carga máxi- talación se ejecute. Deberá verificará que la ecuación de
ma. verificar principalmente los equilibrio se cumple.
En toda máquina de absor-
ción se debe cumplir la si-
guiente ecuación de equilibrio
térmico:
H +H=H +H
g e a c
En la que:
Hg: Calor aportado al concen-
trador.
He: Calor aportado al evapo-
rador.
Ha: Calor cedido en el absorbe-
dor
Hc: Calor cedido en el conden-
sador. Figura 6. Relación entre Capacidad Frigorífica y Energía aportada.
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Para enfatizar la importancia 100C al valor de diseño para el nos importante, vamos a co-
de estas comprobaciones, co- que la planta fue calculada. Y mentar las peculiaridades de
mentaré un error de cálculo en estas condiciones el rendi- los equipos de refrigeración
que ha dejado de ser anecdó- miento de una planta de ab- por absorción en lo relativo
tico para hacerse típico, dada sorción definida cae de forma a la incidencia de su utiliza-
la frecuencia con que se pro- exponencial. ción sobre el medio ambien-
duce: En el diseño de sistemas te.
de cogeneración se da la ten- Por ejemplo; una enfriadora
dencia de tratar de escatimar de simple efecto para una ca- Me centraré en el comentario
en el diseño de la planta o pacidad nominal de 2000 kW de los ciclos Agua-Bromuro
plantas de absorción que van a trabajando con agua en el de Litio, cuya influencia me-
encargarse de aprovechar el concentrador a 130°C (condi- dioambiental considero me-
calor de refrigeración de los ción nominal de diseño de la nos conocida, ya que los ciclos
grupos. Es evidente que, máquina), dará una produc- Amoniaco-Agua están mas
cuanto mayor sea el nivel tér- ción de aproximadamente condicionados en su efecto
mico de la energía aportada al 1.200 kW con agua a 115°C, medioambiental por la pre-
concentrador de la máquina, y no llegará a producir 800 sencia del Amoniaco como re-
mayor es el rendimiento de kW con agua entrando al con- frigerante, y su divulgación ha
esta para una capacidad de centrador a 95°C. Conse- sido más amplia por esta ra-
producción frigorífica de dise- cuentemente se afectarán las zón, al ser este agente frigorí-
ño determinada y, conse- condiciones de trabajo del fico plenamente ecológico,
cuentemente, son menores su evaporador, absorbedor y sobre todo en lo relativo a su
tamaño y su coste. condensador, las temperaturas ODP (Potencial de Destruc-
de agua en la torre disminui- ción de Ozono) y GWP (Efec-
Por su parte, los grupos elec- rán y la torre quedará sobredi- to Invernadero). Los aspectos
trógenos, sobre todo si son mensionada, y en el evapora- de impacto indirecto, en fun-
accionados por motores de ci- dor no será posible alcanzar ción de la contaminación ori-
clo Otto o Diesel, tienen me- las temperaturas de agua fría ginada en la producción de
jores rendimientos cuando sus de diseño. La máquina traba- energía eléctrica, y de TEl
temperaturas de trabajo se jara con niveles de concentra- (Impacto Ambiental Global),
mantienen en valores inferio- ción muy bajos, y sin embargo son prácticamente comunes a
res a los máximos admisibles a estará sometida a riesgo de ambos tipos de ciclos y están
régimen. La tendencia es a di- cristalización como conse- en relación directa con los
mensionar las plantas de cuencia de trabajar con bajas COPs de cada máquina, para
absorción para valores de en- temperaturas del agua de to- cada aplicación concreta, por
trada de agua caliente al con- rre a la entrada del absorbe- lo que serán válidas para el ci-
centrador coincidentes con las dor. clo Amoniaco-Agua las consi-
temperaturas límite de trabajo deraciones que se harán sobre
de los motores. En el Cuando exista la duda razona- los ciclos Agua-Bromuro de
funcionamiento real de la ins- ble de que en una instalación Litio.
talación, estos valores límite puedan darse situaciones
no pueden mantenerse duran- como la comentada, es prefe- ABSORCIÓN VERSUS
te periodos de tiempo prolon- rible dividir la potencia COMPRESIÓN
gados, ya que repercuten ne- requerida entre dos e instalar MECÁNICA.
gativamente en el rendimien- dos plantas de absorción para
to de los motores e incluso el 50% de la demanda, cada Dejando a un lado el impacto
originan paradas de estos por una, aunque esto evidente- medioambiental de los agentes
seguridad de alta temperatura. mente, supone una inversión frigoríficos, que se tratará en el
inicial mayor. apartado siguiente, entre las
El resultado es que el agua ca- máquinas frigoríficas de absor-
liente llega al concentrador, ción y las de compresión mecá-
en condiciones estables de IMPACTO AMBIENTAL nica de vapor, existen diferen-
plena carga, a temperaturas cias muy significativas en cuan-
que son inferiores hasta en Por ultimo, pero no por me- to a la influencia de su utiliza-
Description:miento de un ciclo de absor- ción, haremos una compara- ción entre este y un
ciclo de. ARTÍCULO TÉCNICO. Refrigeración por absorción. Interés energético e
