ASHRAE AB-10-014-2010 La combinación óptima de corrientes para una máxima transferencia de calor desde una unidad de refrigeración por absorción alimentada por gas
ASHRAE - American Society of Heating@ Refrigerating and Air-Conditioning Engineers@ Inc.
Alcance
INTRODUCCIÓN En las últimas décadas@ debido al creciente nivel de contaminación a nivel mundial y al coste de la energía@ la búsqueda del máximo aprovechamiento de la energía disponible ha llevado al desarrollo y uso de sistemas de cogeneración o trigeneración. Los sistemas de calefacción@ ventilación@ aire acondicionado@ y refrigeración (HVAC-R) desempeñan un papel importante en el consumo de energía de la sociedad moderna. Estos sistemas se basan principalmente en el ciclo de compresión de vapor@ debido a su alta eficiencia@ pero el ciclo de compresión de vapor necesita trabajo@ y aún se observa un alto consumo de energía@, por lo tanto se han realizado esfuerzos de investigación para desarrollar sistemas de refrigeración inteligentes con el fin de reducir el consumo de energía. (Vargas y Parise 1995; Buzelin et al. 2005). Por lo tanto, los sistemas HVAC-R alternativos han sido objeto de muchas investigaciones científicas recientes. Entre estos sistemas@ la refrigeración por absorción está recibiendo gran atención ya que puede producir energía@ calor y frío@ utilizando@ como fuente de energía@ el calor residual de procesos industriales o@ por ejemplo@ los gases de escape de los automóviles (Temir y Bilge 2004). Las principales empresas que trabajan en este ámbito se centran en sistemas de absorción de gran capacidad, es decir, superiores a 100 TR. Sin embargo, dado que la mayoría de las unidades de refrigeración y refrigeración por aire son de pequeña capacidad y funcionan basándose en sistemas de ciclo de compresión de vapor, todavía existe un amplio campo en el que se podrían emplear sistemas de absorción. Un sistema de absorción también permite el uso directo de energía primaria, particularmente energía solar y gas natural, para fines de refrigeración (Ezzine et al. 2004). Aunque este sistema es menos costoso y más simple que los sistemas de compresión de vapor, su coeficiente de rendimiento comparativamente bajo ha limitado su uso a pocas y específicas aplicaciones. Sin embargo@ el sistema de refrigeración por absorción puede alcanzar una capacidad de refrigeración superior a la de un sistema de compresión de vapor cuando se utilizan fuentes de energía como el calor residual (residual) de procesos industriales@ turbinas de gas o vapor@ luz solar o biomasa en lugar de electricidad (Adewusi y Zubair 2004). El rendimiento de los sistemas de absorción depende de una elección adecuada del par de trabajo refrigerante/sorbente@ y el amoníaco-agua ha estado recibiendo gran atención ya que estos fluidos no contribuyen al efecto invernadero (Bruno et al. 1999; Lazzarin et al. 1996 ). La literatura técnica es rica en publicaciones sobre el campo de la refrigeración por absorción. Particularmente@ Abreu (1999) y Villela y Silveira (2005) utilizaron como fuente de calor para los sistemas de absorción@ la combustión de gas licuado de petróleo (GLP) y biogás@ respectivamente@ estudiando el diseño y realizando un análisis termoeconómico de los sistemas analizados. Otros estudios se centraron en el análisis de exergía de sistemas de refrigeración por absorción@, incluidos Sedighi et al. (2007) @ Hasabnis y Bhagwat (2007) @ Khaliq y Kumar (2007) @ Arivazhagan et al. (2006)@ y Sencan et al. (2005). También se han publicado estudios de simulación y optimización analizando el sistema de refrigeración por absorción de forma aislada (Vargas et al. 1996; Vargas et al. 2000a; Vargas et al. 2001). Sin embargo@ el análisis de exergía y la optimización de un refrigerador de absorción para producir refrigeración y calefacción@ basado en un modelo teórico-experimental@ no se pudo encontrar en la literatura abierta. El objetivo de este trabajo es doble: i) formular teóricamente las interacciones de transferencia de calor del sistema de absorción utilizando un modelo matemático simplificado para el análisis de energía y exergía de una unidad de refrigeración de absorción impulsada por GLP (gas) existente@ y ii) basado en mediciones experimentales@ para caracterizar los tiempos de caída del sistema y para llevar a cabo una optimización energética y exergética para obtener el máximo rendimiento termodinámico del sistema@ es decir@ mínimo consumo de energía.