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Refrigeración solar: La paradoja de obtener frío con calor

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La energía solar térmica utilizada como fuente de energía para refrigeración es una aplicación de consumo energético que además de no congestionar la red de distribución eléctrica, es una de las aplicaciones con energía solar en la que mejor se adapta la oferta con la demanda.

Instalaciones solares de este tipo requieren equipos e instalaciones especiales en las que cada vez hay mas experiencia pero que conviene tener un importante respaldo tanto en el diseño como en la ejecución, puesta en marcha y explotación de la instalación.

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El funcionamiento de cualquier máquina de absorción se basa en tres fenómenos físicos elementales:


   1. Cuando un fluido se evapora absorbe calor y cuando se condensa cede calor.

   2. La temperatura de ebullición de un líquido varia en función de la presión, es decir, a medida que baja la presión, baja la temperatura de ebullición.

   3. Hay establecidas parejas de productos químicos que tienen cierta afinidad a la hora de disolver el uno al otro.


Recordando el esquema de un ciclo convencional de refrigeración con compresor mecánico, el fluido refrigerante en estado líquido fluye por el evaporador, el medio a enfriar cede calor bajando su temperatura, mientras que el refrigerante se evapora.

 

ciclo refrigeración por compresión


Figura 1. Ciclo de refrigeración por compresión

El vapor a baja presión pasa al compresor incrementando su presión y temperatura hasta un punto en el que el vapor se licua cediendo calor al medio a calentar utilizado en el condensador.


El líquido refrigerante va desde el condensador a un elemento de expansión en la que su presión y temperatura se reducen a las del evaporador completándose el ciclo.


Si sustituimos el compresor mecánico del ciclo de refrigeración anterior por un compresor térmico compuesto por un absorbedor y un generador, también denominado concentrador obtenemos de ciclo de refrigeración por absorción.


En el ciclo con agua y bromuro de Litio como refrigerante y absorbedor respectivamente, el vapor del refrigerante liberado en el evaporador se absorbe en la solución absorbente y esta se diluye. Para recuperar el refrigerante y reconcentrar la solución, ésta se bombea al generador, (concentrador) donde mediante el aporte de calor (por ejemplo energía solar) se libera el refrigerante por destilación. La solución concentrada se envía al absorbedor para volver a absorber refrigerante.


El vapor refrigerante liberado en el generador a mayor presión y temperatura pasa al condensador.

ciclo de refrigeración por absorción
Figura 2. Ciclo de refrigeración por absorción

Hemos sustituido el compresor mecánico por un compresor térmico (absorbedor mas un generador térmico). En el ciclo de refrigeración por compresión, la fuente de energía en la mayoría de los casos es la energía eléctrica, en el ciclo de absorción, la fuente de energía normalmente es agua caliente a una temperatura entre 80º y 120 º.


Para este tipo de aplicaciones de refrigeración con máquinas de absorción, normalmente se utilizan máquinas de potencias entre 100 kW y 5.000 kW de frío o incluso mayores, alimentadas con vapor o agua caliente generados con energía térmica proveniente de procesos de recuperación de calor o directamente de energía generada mediante combustión de combustibles fósiles o mediante llama directa. Algunos fabricantes disponen de máquinas alimentadas con agua caliente de potencias inferiores situando una gama entre los 35 y los 100 kW.


Últimamente, como consecuencia del creciente interés de alimentar este tipo de máquinas mediante agua caliente generada mediante energía solar térmica, están apareciendo en el mercado máquinas adaptadas o específicamente diseñadas para funcionar con energía solar y con potencias nominales inferiores (entre 5 y 15 kW de frío) que esperan tener un importante y creciente hueco en el campo de la aplicación de la energía solar térmica para refrigeración y muy especialmente en el sector residencial.

 

Jesús Ruiz Castellano

Departamento Solar, IDAE

 

Actualizado ( Miércoles, 02 de Noviembre de 2011 12:18 )  

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