Refrigeración por absorción: ciclo BrLi-H2O

Por Marco A. Flores Id (00469814) Sistemas de Cogeneración

Frio Solar

Refrigeración por absorción. Ciclo Agua-Bromuro de litio (H₂O -LiBr)

Empezar

Principio y antecedentes históricos del ciclo de refrigeración por absorción

01

1755.- William Cullen (escocés) consigui hielo en una campana con presión reducida. 1777.- Gerald Nairne (escocés) introdujo H₂SO₄ a la campana de Culler de Manera que el vapor de agua fuera absorvido por el acido Acido sulfurico. 1810.- John Leslie coloca dentro de la campana bajo vacio un recipiente con agua a evaporar y en el fondo otro recipiente con el H₂SO₄, logamdo 3 kg de hielo. 1859.- Ferdinand Carré (Frances) patenta la primera maquina de absorción destinada a la fabricación de hielo, utilizando amoniaco como refrigerante y agua como absorbente. Actualmente.- Se desarrollaron los equipos de H₂O -LiBr siendo el bromuro de litio el refrigerante (YAZAKI y THERMAX).

Conceptos

02

GENERADOR (G):Se produce la evaporación parcial de la mezcla refrigerante/aborbente de forma que el liquido restante, rico en absorbente, retorna al absorbedor y el vapor generado se condensa y expande hasta el evaporador; para el caso amoniaco/agua se necesita en adición una columna de destilación. CONDENSADOR (C):Es donde el refrigerante procedente del generador pasa de gas a liguido (Condesar), cediendo su calor de cambio de fase a otro fluido externo, ya sea aire o agua. INTERCAMBIADOR DE CALOR (HE):También conocido como economizador, permite mejorar el rendimiento del ciclo debido a la disminución de carga térmica en el generador y en el absorbedor. EVAPORADOR (E):El refrigerante procedente de la valvula de expansión se evapora tomando calor del 1/2 que lo rodea ya sea aire u otro fluido, en los equipos de NH3 se debe verificar el fluido. ABSORBEDOR:(AB):Entra el vapor proveniente del evaporador con la solución proveniente del Generador con el fin de que el refrigerante se absorba en la solución y se bombea al Generador, la energía liberada debe ser transmitida a una corriente externa (Condesador).

Funcionamiento

Este ciclo, el agua (refrigerante), que se mueve por un circuito a baja presión, se evapora en un intercambiador de calor, llamado evaporador. La evaporación necesita calor, que se obtiene de un intercambiador en el que se refrigera un fluido secundario (normalmente, también agua), que se lleva por una red de tuberías a enfriar los ambientes o cámaras que interese. Tras el evaporador, el bromuro de litio absorbe el vapor de agua en el absorbedor, produciendo una solución diluida o débil de bromuro en agua. Esta solución pasa al generador, donde se separan disolvente y soluto mediante calor procedente de una fuente externa. El agua va al condensador, que es otro intercambiador donde cede la mayor parte del calor recibido en el generador, y desde allí pasa de nuevo al evaporador, a través de la válvula de expansión; el bromuro, ahora como solución concentrada en agua, vuelve al absorbedor para reiniciar el ciclo. En definitiva, en el absorbedor se desprende calor al absorber el gas, mientras que en el generador se absorbe calor al desprender el gas. Además, también se suele utilizar un intercambiador de calor, poniendo en contacto, sin mezcla, los conductos absorbedor-generador y generador-absorbedor, para precalentar así la solución de agua-bromuro de litio, antes de pasar al calentador (generador). Mientras que, a su vez, la solución concentrada de bromuro de litio se enfría cuando va hacia el absorbedor, ya que la absorción se realiza mejor a baja temperatura. De hecho en el absorbedor debe haber un intercambiador para enfriarlo con la torre de enfriamiento

Ventajas

• La utilización de agua como refrigerante es favorable debido a su elevado calor latente de vaporización, superior al de cualquier otro fluido frigorígeno.

• Las sustancias no son tóxicas ni inflamables.
• No se hace necesaria una rectificación de los vapores a la salida del generador, ya que durante la separación se genera una corriente prácticamente pura de vapor de agua.
• Fuerte desviación negativa de la solución respecto al comportamiento según la ley de Raoult.
• Tiene un coeficiente de operación mayor que la mezcla amoniaco-agua

Desventajas

• Su utilización se restringe al campo de las temperaturas positivas.
• Altos volúmenes específicos del vapor de agua a bajas temperaturas, lo que no constituye un gran inconveniente en sistemas tritérmicos y si en los sistemas ditérmicos de compresión.
• Con agua como refrigerante, excepto en alta temperatura se corresponden presiones inferiores a la atmosférica, lo que conduce a la necesidad de estanqueidad en los elementos de la instalación para asegurar un correcto funcionamiento.
• Existe el peligro de cristalización de la solución para ciertas condiciones de concentración y temperatura, formándose una especie de lodo, que hace imposible el bombeo y por consecuencia el mal funcionamiento del equipo.
• Estas disoluciones son muy corrosivas en presencia de oxígeno. Esta corrosión se atenúa durante las condiciones normales de funcionamientos del ciclo: 600-900 Pa en el evaporador, y 4-10 kPa en el condensador. Por ello es necesario añadir a la disolución algún inhibidor de corrosión.

Referencias

• Chacon A., Iglesias M., Gonzalez F. (2018), Refrigaración por absorción, Editorial Universo Sur.

• AlexisJ07, (2019), Refrigeración por Absorción por Amoniaco y Bromuro de Litio, Refrisoluciones, el buen comfort y una mejor calidad a su servicio, extraido el Ene 06, 2023 de http://refrisoluciones.blogspot.com/2019/06/refrigeracion-por-absorcion-por.html

• Alan P. (Ener0, 2022, Introducción a los sistemas de refrigeración por absorción, https://www.youtube.com/watch?v=yMFJq0MujNA

Gracias