Descripción
del ciclo
Los
ciclos termodinámicos de enfriamiento, tanto el de compresión como el de
absorción, permiten sacar calor del espacio que quiere enfriarse y llevarlo a
otro lugar donde se disipa. Para hacerlo, ambos sistemas aprovechan la
necesidad de un fluido, utilizado como refrigerante, de obtener calor del
entorno para pasar del estado líquido al de vapor al ser introducido en un
espacio a más baja presión. Mientras que en el ciclo de compresión la
diferencia de presiones se obtiene con un compresor mecánico, en el de
absorción se consigue aportando calor a una mezcla del refrigerante y otra
sustancia que se caracteriza por tener una gran afinidad con aquel y absorberlo
fácilmente. En el generador donde se aporta el calor, el refrigerante se separa
del absorbente por ebullición y, por la presión generada, recorre el circuito
de alta presión donde se condensa (como en el ciclo de compresión) hasta
evaporarse de nuevo en la zona de baja presión, donde se asocia con el
absorbente para poder volver juntos y en estado líquido al generador.
En
la evolución del ciclo de absorción se han experimentado diversas parejas de
refrigerante/absorbente, pero comercialmente hay únicamente dos: la formada por
el agua como refrigerante y bromuro de litio como absorbente, y la que utiliza
el amoníaco como refrigerante y agua como absorbente. Cada una de estas dos
técnicas tiene sus peculiaridades. Mientras la utilización del agua como
refrigerante limita la temperatura de evaporación por encima de 0°C, permite,
en cambio, una mayor eficiencia energética que la que se consigue con el ciclo
de amoníaco que, por su parte, presenta la ventaja de poder bajar las
temperaturas muy por debajo de 0°C y condensar a temperaturas más altas.
1. Máquina de ciclo de efecto simple amoníaco/agua
El efecto simple representa la
base técnica de las máquinas a absorción y ayuda a comprender el funcionamiento
del ciclo efecto doble. En el generador.
La solución amoníaco / agua es llevado a
ebullición, gracias a una aportación calorífica asegurada por un quemador que
funciona a gas natural. El fluido refrigerante (amoníaco) se vaporiza
y se separa del agua bajo una presión próxima a 20 bares. Es enviado hacia el condensador . En este, el
amoníaco se condensa por enfriamiento gracias al aire exterior.
El amoníaco líquido luego se dirige hacia el evaporador, donde se detiene. La presión del amoníaco en el seno de este evaporador está próxima a los 4 bares. A causa de la variación de presión, el amoníaco se vaporiza absorbiendo las calorías del circuito de utilización (temperatura en el evaporador está próxima a los + 3 ° C).
Estos
vapores de amoníaco pasan luego por el aparato de absorción, y son absorbidos
por el agua proveniente de la separación amoniaco agua que se produjo en el
generador.
2. Máquina de ciclo de doble efecto agua/bromuro de litio
La máquina de doble efecto agua / bromuro de litio permite un funcionamiento en modo frío o en modo calor (como la máquina efecto simple pero con prestaciones muy superiores). La técnica es la misma la pareja fluido refrigerante / absorbente es lo que difiere. En el caso de estas máquinas, el fluido refrigerante es agua que cambiará de estado en el ciclo termodinámico. El absorbente es el bromuro de litio que es una sal muy ávida de agua y que absorberá el vapor de agua después de su paso en el evaporador.
Funcionamiento en modo frío
Los elementos constitutivos de
una máquina de doble efecto son los mismos que las de una máquina de efecto
simple con el añadido de un generador de baja temperatura.
Si el evaporador, el sistema absorbente y el condensador desempeñan los mismos papeles y reciben los mismos fluidos que en el caso del efecto simple, la concentración de la solución (Es decir la producción de refrigerante y la regeneración del absorbente) se efectúa en dos etapas distintas (hablamos desde el punto de vista de termodinámica de dos efectos distintos).
Si el evaporador, el sistema absorbente y el condensador desempeñan los mismos papeles y reciben los mismos fluidos que en el caso del efecto simple, la concentración de la solución (Es decir la producción de refrigerante y la regeneración del absorbente) se efectúa en dos etapas distintas (hablamos desde el punto de vista de termodinámica de dos efectos distintos).
La primera etapa es idéntica de
hecho a la del efecto simple; la solución diluida (o solución rica) se
"preconcentra" en el generador a alta temperatura, a llama directa
(quemador de gas natural). La segunda etapa consiste en una concentración final
en el generador a temperatura baja de esta solución "intermedia" por
el vapor del refrigerante obtenido en el generador alta temperatura. La
solución concentrada resultante posteriormente es enviada al sistema de
absorción; y el vapor total del refrigerante (salidas sucesivamente de los
generadores de baja temperatura y de alta temperatura) es dirigido hacia el
condensador.
Funcionamiento en modo simultáneo
Una recuperación de calor de baja
temperatura (37 - 39 °C) sobre el condensador en modo frío es factible sobre
toda máquina a absorción que funciona en frío durante el período invernal, con
el fin, por ejemplo, de precalentar agua sanitaria, de asegurar el
calentamiento de una fachada norte a mitad de temporada o de alimentar una red
de suelo radiante.
Algunos constructores añaden a sus máquinas intercambiadores complementarios para permitir una producción de agua caliente a alta temperatura (85 °C máximo) simultánea con la producción de agua helada.
Algunos constructores añaden a sus máquinas intercambiadores complementarios para permitir una producción de agua caliente a alta temperatura (85 °C máximo) simultánea con la producción de agua helada.
Estos intercambiadores permiten,
por una parte, trabajar con parejas de temperaturas salida / retorno
comparables a los modos clásicos de calentamiento (Incremento de T de 20°C con
una temperatura de salida de 80 °C). Permiten, por otra parte, evitar la
utilización del condensador y del evaporador cuando solo se utiliza en modo
calor, transformando así el grupo a absorción en una caldera simple.
La producción simultánea de calor para el calentamiento (80 / 60°C) y de frío para el enfriamiento (7/12 °C), adaptada a cada momento a las necesidades, es pues realizable fácilmente.
Determinación del
COP máximo de el ciclo:
