Métodos de producción en frío
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Métodos de producción en frío

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Métodos de producción en frío Presentation Transcript

  • 1. MÉTODOS DE PRODUCCIÓN DE FRÍO
  • 2. Como se produce ? • Métodos naturales • Métodos artificiales
  • 3. Enfriamiento natural • • • • Radiativo Conductivo Convectivo Efectos combinados.
  • 4. Enfriamiento radiativo ES = εS σ T4S EA = ε A σ T4A SUPERFICIE SUPERFICIE
  • 5. Sistema de acondicionamiento de aire utilizando el enfriamiento radiativo RADIADOR NOCTURNO V E N T I L A D O R I N T E R C A M B I A D O R ALMACEN AIRE CALIENTE DE AGUA FRÍA
  • 6. Enfriamiento evaporativo El agua se filtra por los poros de la arcilla y en contacto con el ambiente exterior se evapora, produciendo un enfriamiento. La clave del enfriamiento está en la evaporación del agua. El proceso es muy simple cuando el agua se evapora necesita energía para que se produzca el cambio de estado de líquido a vapor Esa energía puede tomarla . del ambiente, pero también del propio sistema (el agua). Así cuando se evapora una parte de agua extrae energía del sistema y el agua remanente, por tanto, disminuye la temperatura. El grado de enfriamiento depende de varios factores, fundamentalmente del agua que contenga la vasija de barro y de las condiciones ambientales. Si la temperatura ambiente es elevada, el proceso de evaporación será más rápido, no así el proceso de enfriamiento. Si el ambiente es muy húmedo la evaporación se ve dificultada y la vasija no enfriará. En condiciones favorables se puede conseguir una disminución de temperatura de unos 10ºC.
  • 7. enfriamiento evaporativo DL V E N T I L A D O R H B F
  • 8. Métodos artificiales de producción de frío • disolución de ciertos solutos en un solvente. • fusión • sublimación • vaporización • expansión de un gas previamente comprimido. • efecto termoeléctrico (Peltier) • desmagnetización adiabática • efecto termo acústico
  • 9. Disolución de solutos en disolventes: efecto endotérmico SOLUCIÓN T E M P E R A T U R A 3 1 HIELO HIELO Y LÍQUIDO SAL SAL Y LÍQUIDO 2 PUNTO CRIOHIDRÁTICO HIELO Y SALMUERA SÓLIDA SALY SALMUERA SÓLIDA CONCENTRACIÓN, %
  • 10. Agua Carbonato de sodio Nitrato de amonio Acido nítrico Nitrato de amonio Sulfato de sodio Agua + Sales de 1 + 10 1 a (°C) -22 1 Acido + Sal 4 +10 5 6 - 40
  • 11. Nieve Sal marina Nieve Acido Sulfúrico Nieve Cloruro de calcio Nieve + Sales + Ácido de a (°C) 1 + 10 1 -22 3 2 0 - 20 4 5 +10 - 40 Liquido + Hielo seco Alcohol etílico Éter etílico -72 - 106
  • 12. fusión El cambio de hielo a agua supone una absorción de energía por parte del sólido para fundirse, mientras que la congelación implicará el proceso inverso o sea la solidificación. De este modo, se denomina calor latente de fusión al absorbido en el paso de 1 g. de hielo a agua líquida a temperatura y presión constantes, teniendo un valor aproximado de 79.8 cal/g. Las tres curvas de equilibrio se cortan en un punto, O, denominado punto triple, que es el único en que pueden coexistir en equilibrio las tres fases. Para el agua el punto triple corresponde a 4.58 mm. de Hg. de presión y 0.0098º C de temperatura.
  • 13. Cristales de nieve
  • 14. Comercio del hielo natural • El comercio del hielo natural se inicia alrededor de 1805, año en que Federico Tudor remitió un cargamento de 130 toneladas a las islas orientales; dos años más tarde expidió a la Habana otro cargamento de 240 toneladas. Ambas operaciones, desastrosas desde el punto de vista económico, pusieron de manifiesto la posibilidad del transporte de hielo a grandes distancias. En 1812 Tudor obtuvo de Inglaterra el monopolio del comercio del hielo con las Indias Inglesas y en 1815 le hizo España análoga concesión para sus colonias de Ultramar. En1880 se vendía a razón de 0,6 Euros la tonelada. Actualmente el país que marcha a la cabeza de la industria frigorífica son los EEUU. • Empresas orientales compran directamente los icebergs árticos para su aprovechamiento en la industria del hielo, dada su riqueza en agua pura destilada que data desde los principios de la existencia de las grandes glaciaciones de los continentes, que como sabemos, dieron, en parte, origen a la vida del ser humano. Estas grandes masas de agua congelada son transportadas por mar en una sola pieza para su posterior uso.
  • 15. El efecto del congelamiento de arriba para abajo El agua se congela de arriba para abajo, aunque otros líquidos se congelan de abajo para arriba. Si no fuese por esta propiedad, es decir, si el hielo no flotase, una gran cantidad de agua del planeta quedaría atrapada dentro del hielo y sería imposible la vida en los mares, lagos, fuentes y ríos que se congelasen. Hay muchos lugares en el mundo donde la temperatura es considerablemente menor a 0°C en invierno. Ello, por supuesto, afectará el estado del agua en los mares, lagos, etc. Enfriándose hasta su congelación. Si el hielo no flotase, se precipitaría al fondo, en tanto que las partes de agua más calientes se irían hacia la superficie y quedarían expuestas al aire. Pero al estar la temperatura de ese aire por debajo de la de congelamiento, esa parte de agua también se congelaría y se precipitaría al fondo. Dicho proceso continuaría hasta que no quede nada de agua líquida.
  • 16. El efecto del congelamiento de arriba para abajo Pero lo que sucede realmente es otra cosa: mientras el agua se va enfriando se hace cada vez más pesada hasta que llega a los 4°C, momento en que todo cambia rápidamente, pues el agua empieza a expandirse y a volverse más liviana al seguir disminuyendo la temperatura. Como resultado de ello el agua a 4°C queda en el fondo, el agua a 3°C se ubica por encima de la anterior el agua a 2°C se ubica a su , vez por arriba de la que tiene 3°C, etc. Solamente en la superficie el agua llega realmente a 0°C y es la única capa que se congela. •El agua por debajo del hielo permanece líquida y es apta para que criaturas y plantas continúen viviendo allí.
  • 17. Sublimación Al expansionarse a la atmósfera el CO2 líquido se solidifica en forma de nieve carbónica. Esta nieve se sublima (pasa a estado gaseoso directamente) a presión atmosférica a -78,5ºC. La nieve carbónica comprimida con pistones hidráulicos a alta presión se convierte en HIELO SECO, compacto, traslúcido y de gran capacidad frigorífica (152 Kcal/kg.).
  • 18. Aplicaciones Industrial • • • • • • Agro-alimentaria Farmacéutica Química Metálica Caucho/Plástico Varios
  • 19. Evaporación La temperatura de ebullición depende de la presión atmosférica. Por ejemplo, al nivel del mar el agua hierve a 100 grados centígrados, en la ciudad de México (2 km de altitud) a 92.6, en la cumbre del Popocatépetl a 82 y en la del monte Everest a poco menos de 70. Se puede tener agua hirviendo a 0 grados centígrados, pero habría para ello que bajar la presión a 4.6 mm Hg
  • 20. REFRIGERANTES El refrigerante es una substancia que es capaz de producir un efecto de enfriamiento sobre el medio que lo rodea, sea un espacio o un cuerpo y que de manera general fluye y evoluciona en un ciclo al interior de un circuito de una máquina frigorífica. En el caso de producción de frío por medio de vaporización, estas substancias deben tener una temperatura de ebullición, a presión normal, inferior a la temperatura ambiente.
  • 21. Selección de Refrigerantes: condiciones mínimas y propiedades que deben satisfacer Condiciones mínimas y propiedades que deben satisfacer, tale como: a).- Comportamiento indiferente frente a los materiales utilizados. El refrigerante no debe combinarse o reaccionar con los materiales utilizados para la construcción de la máquina frigorífica. B).- Estabilidad química. El refrigerante no debe de sufrir ningún tipo de transformación química, dentro del dominio de temperaturas y presiones de operación. C).- Ausencia de toxicidad. Es importante que el refrigerante no tenga efectos nocivos sobre la salud, ni sobre el medio. No todos los refrigerantes satisfacen esta condición. D).- No debe ser explosivo ni inflamable. Por motivos de seguridad se exige que el refrigerante este operando fuera de los dominios de peligrosidad, en lo referente a los riesgos de explosión y flamabilidad. E).- Fácil detección de fugas. Por aspectos de seguridad, operación y economía, es necesario que la circulación del refrigerante se realice en conductos herméticos y que las fugas en caso de ocurrir deben ser inmediatamente detectadas, prefiriéndose aquellos refrigerantes que tengan un olor penetrante. F).- Ningún efecto sobre el lubricante. Si en el circuito del ciclo de refrigeración se utiliza algún tipo de lubricante, el refrigerante no le debe ocasionar ningún cambio químico, ni influir en sus propiedades lubricantes.
  • 22. Selección de Refrigerantes: condiciones mínimas y propiedades que deben satisfacer G).- La presión de evaporación debe ser superior a la presión atmosférica. En el caso de la refrigeración por vaporización, la presión de evaporación del refrigerante, debe ser dentro de lo posible, algo superior a la presión atmosférica. De esta manera se evita la introducción de aire al interior del sistema. H).- Baja presión de condensación. La generación de altas presiones de condensación, requiere de estructuras que soporten esta presión, aumentando el costo. Se sugiere trabajar el refrigerante a condiciones de operación no muy próximas del punto crítico, con el objeto de realizar mas fácilmente la condensación. I).- Gran potencia frigorífica específica. Entre mayor sea su capacidad o potencia de enfriamiento, se requerirá una menor cantidad de refrigerante en circulación para una potencia de enfriamiento determinada. J).- Costo y disponibilidad. El refrigerante no debe ser muy costoso y debe estar disponible en el mercado, sobre todo si se requiere de un abastecimiento continuo, como en el caso de los ciclos de refrigeración abiertos. Existen refrigerantes inorgánicos como el agua y el amoniaco y refrigerantes orgánicos como los hidrocarburos halogenados
  • 23. Propiedades de los refrigerantes Propiedades térmicas. Las propiedades térmicas en general, permiten conocer el comportamiento de las substancias frente a los cambios de estado o bien el análisis de los diferentes factores externos que intervienen para que estos cambios se produzcan. Presión de vapor. Para compuestos puros, el equilibrio entre las fases del refrigerante líquido y el refrigerante vapor, permite la determinación de las temperaturas de evaporación y de condensación, así como de las presiones en función de estas temperaturas. Volumen específico y densidad El volumen específico es el valor inverso de la densidad, y ambos varían en función de la temperatura y de la presión, siendo más importante este efecto si el refrigerante se encuentra en fase vapor. Conociendo el volumen específico se puede determinar la cantidad de vapor generado por la vaporización de una cierta masa de refrigerante líquido. Calor específico El calor específico indica la cantidad de calor necesaria para absorberse o disiparse, para obtener la variación de un grado de temperatura de una cierta masa de una sustancia. Este valor es muy importante sobre todo para el dimensionamiento de los intercambiadores de calor. Calor latente El calor latente indica la cantidad de calor necesaria por unidad de masa de la sustancia, para efectuar una transición de un estado de agregación a otro. En el caso de los refrigerantes existen grandes variaciones de estos calores.
  • 24. Compresión mecánica de vapores QC condensador Válvula de expansión Compresor evaporador QE Motor eléctrico
  • 25. Diagrama de fases LIQUIDO SATURADO Punto crítico V APOR SOBRECALENTADO presión LIQUIDO + V APOR Línea de saturación Entalpía, h
  • 26. Procesos de cambios de fases 3 presión 4 CONDENSACION 2 EV APORACION Entalpía, h QE = h1 - h2 1 QC = h4 - h3
  • 27. Determinación de propiedades de una mezcla aire-vapor de agua, en un diagrama psicrométrico. YTbs YTbh 1 TR Tbh Tbs Y
  • 28. Psicrómetro Termómetro de bulbo húmedo Pabilo Termómetro de bulbo seco Soporte Manivela
  • 29. Transferencia de masa y calor en el bulbo húmedo En el bulbo húmedo del psicrómetro, se establecen dos flujos de calor, uno que entra, que corresponde al calor sensible debido al contacto con el aire y otro latente hacia el exterior provocado por la evaporación del liquido presente en la gasa. En un proceso continuo, todo el calor transferido hacia la gasa se utiliza para vaporizar la masa del liquido. Existe una analogía entre el flujo deQ P calor perdido (QP ) y la masa transferida de humedad (MA ). En la figura TGH y TG representan temperaturas del gas húmedo y la superficie de la gasa respectivamente. TG QS MA TGH
  • 30. Ciclo Rankine para la operación de un compresor en un ciclo de refrigeración. GENERADOR TURBINA COMPRESOR REGENERADOR EV APORADOR CONDENSADOR
  • 31. Expansión de un gas comprimido ESPACIO A ENFRIAR 4 1 PC 3 T TURBINA INTERCAMBIADOE DE CALOR PE 2 C COMPRESOR M
  • 32. Tubo Ranque El tubo Ranque tiene la forma de una T: la barra horizontal esta constituida de la parte en donde se desarrolla el fenómeno de separación, la vertical sirve como llegada del aire comprimido, la cual se hace tangencialmente interior del tubo torbellino propiamente dicho. Por este efecto, el aire toma un movimiento en espiral. En la práctica, el aire se inyecta sobre la periferia interior del tubo a la temperatura ambiente, entre 20 y 22 °C, proyectado sobre la pared cilíndrica, se pone a girar en avance según el comportamiento de un torbellino, quedando pegado a la pared por medio de la fuerza centrífuga. Como la sección interior de este tubo esta alargada hacia la primera salida – el tubo esta abierto en los dos extremos – la fuerza centrífuga que tiende a inflar el torbellino arrastra el flujo en esta dirección.
  • 33. Refrigerador termoacústico El refrigerador termoacústico consiste en un resonador de un cuarto de longitud de onda, que tiene en su extremo abierto y un parlante encargado de generar una onda acústica estacionaria dentro de este. Dentro del tubo se localiza una rejilla de láminas alineadas de tal forma que queden en la misma dirección de la vibración, la cual constituye el medio sólido que va a interactuar con el fluido. La presencia de la onda dentro del tubo hace que durante la operación de la máquina el fluido y las láminas interactúen, originando un flujo neto de calor de un lado a otro de la rejilla (en la figura del lado izquierdo al derecho), llevando un calor neto desde una zona a baja temperatura hasta una a más alta temperatura. De esta forma opera como un refrigerador convencional en el cual el trabajo es suministrado por el parlante. R E J I L L A S PARLANTE FRIO CALIENTE
  • 34. Circuito frío Circuito caliente Evaporador Eyector Generador QG bomba Condensador QC Válvula de expansión Ciclo a eyecto-compresión QE
  • 35. El eyector está constituido por dos toberas una dentro de la otra las cuales tienen una sección convergente, cuello, y una sección divergente. En la sección convergente, el vapor del circuito caliente disminuye su presión y aumenta su velocidad alcanzando un nivel supersónico. Posteriormente en la sección divergente, se produce la expansión del fluido, provocando la succión del fluido frío proveniente del evaporador. El fluido caliente se comprime junto con el fluido frío a través de ondas de choque y salen del eyector. El fluido así formado pasa hacia el condensador donde se licua mediante la extracción de una cantidad de calor QCO, para separarse después en dos líneas, una que va hacia el generador de vapor y la otra que va hacia el evaporador, donde se vaporiza mediante la absorción de una cantidad de calor QEV y pasa hacia el eyector dando inicio nuevamente al ciclo. Fluido ( PG ) caliente ( PE ) Fluido frío PC Zona de mezclado y de generación de ondas de choque
  • 36. Refrigeración termoeléctrica En 1834, Jean Peltier, un relojero francés y científico aficionado, descubrió que el pasaje de una corriente eléctrica I a través de una junta A de dos conductores similares X e Y en una cierta dirección produce enfriamiento, Tc. Hay un calentamiento, Th , muy distinto al efecto Joule, cuando la corriente pasa por la junta B, Circuito de efecto Peltier Módulo termoeléctrico
  • 37. Aplicaciones y cualidades Aplicaciones •Calorímetros •Intercambiadores de calor compactos •Baños de temperatura constante •Generadores de potencia (pequeños) •Dispositivos de enfriamiento de precisión (LASERs) •Dehumidificadores •Punto frío de referencia •Detectores infrarrojos •Enfriadores microprocesadores •Refrigeradores (Autos, hoteles, farmacéutico) Cualidades específicas •Pequeño peso y tamaño • Capacidad de enfriar y calentar en el mismo módulo •Control preciso de la temperatura (± 0,1 ºC) Alta confiabilidad •Eléctricamente estable (no genera ruido) •Opera en cualquier orientación (no le afecta la gravedad)
  • 38. Refrigeración termoeléctrica Aplicaciones Enfriamiento de circuitos eléctricos Conservación de alimentos
  • 39. Sistemas tritermos (tres fuentes de temperatura) de producción de frío Para su funcionamiento requieren por lo menos de tres fuentes da calor (de donde su nombre tritermos): Una fuente de baja temperatura, TE en donde el calor se extrae del medio a enfriar. Una fuente de mediana temperatura, TC en donde el calor se cede al medio exterior. Una fuente a alta temperatura, TG, donde el calor se suministra para asegurar su funcionamiento. Para algunos sistemas es necesario cierta cantidad de energía mecánica la cual sin embargo es pequeña comparada con la energía térmica requerida.
  • 40. COP = Q0 QG = efectorefr igerante energíasuministrada Coeficientes de eficiencia de los sistemas frigoríficos tritermos. • Coeficiente global operacional, COP. Desde el punto de vista termodinámico es conveniente considerar un sistema frigorífico tritermo como una máquina constituida por un motor térmico, (MT), funcionando entre dos temperaturas TG y TC y una máquina frigorífica, operando entre las temperaturas TE y TC . Por definición el coeficiente de operación esta representado de manera general como: COP = efecto refrigerante /energía suminstrada
  • 41. Ciclo de absorción: acoplamiento de una máquina térmica y una máquina frigorífica Q1 T3 w Q’2 T2 Q’’2 T0
  • 42. sorción Ab-sorción (solubilidad entre fases) Compuesto solución Absorción de amoniaco en agua, de agua en bromuro de litio, de amoniaco en cloruro de calcio, y en cloruro de bario. Ad-sorción Fenómeno supeficial Sólido liquido Adsorción de agua por silica-gel, de alcohol en carbón activado, de agua en zeolitas, etc.
  • 43. Refrigeración por sorción vapor Compuesto condensador soluciión vapor Sólido evaporador liquido
  • 44. Propiedades del absorbente • 1.- El absorbente debe tener una fuerte afinidad por el refrigerante. • • • • Entre mayor sea esta afinidad, se requerirá una menor cantidad, reduciendo las pérdidas térmicas durante su calentamiento. Sin embargo, si esta afinidad es demasiado grande, será necesario suministrar una gran cantidad de energía para la restitución del refrigerante. 2.- La presión de vapor a la temperatura requerida en el generador debe ser despreciable o muy baja, en comparación con la presión de vapor del refrigerante. 3.- El absorbente debe permanecer en estado líquido durante todo el ciclo, para evitar el problema de cristalización; la estabilidad química debe ser buena y no debe ser corrosivo ni tóxico. 4.- El calor específico debe ser bajo para evitar las pérdidas, la conductividad térmica debe ser lo más alta posible, la viscosidad y la tensión superficial deben ser bajas para facilitar la transmisión del calor y la absorción. 5.- El absorbente debe ser menos volátil que el refrigerante, para facilitar su separación en el generador. Si esto no es posible, se requerirá la integración de un rectificador para llevar a cabo esta separación en forma de vapor.
  • 45. Ejemplos de sistemas absorbente-refrigerante utilizados en la refrigeración por absorción • • • • • agua – bromuro de litio Amoniaco – agua Amoniaco – nitrato de litio Amoniaco. Tio-cianato de sodio Amoniaco con sales de halogenuros alcalino-térreos (cloruro de calcio) • Hidratos
  • 46. El sistema consistía de una bomba manual, movida por la palanca B, comunicada por el tubo C con una garrafa, que contiene tres cuartas partes de agua, para que en ella se pueda hacer vacío. Cuando el pistón ha funcionado un cierto número de veces, se alcanza un vacío suficiente para que la evaporación del agua en la garrafa inicie; el enfriamiento se desarrolla tan rápidamente, que la garrafa se cubre de rocío. El vapor de agua producido por la evaporación es absorbido por el ácido sulfúrico concentrado, que está contenido en el recipiente D. En pocos minutos (10 minutos aprox.), se observa la congelación del agua, primero formando largas agujas en su superficie, y después se congela toda la masa de agua.
  • 47. En este sistema se tiene un generador B que contiene una solución amoniacal concentrada. Al calentarse, los vapores de amoniaco que se desprenden provocan el levantamiento de la válvula C, atraviesan una columna de rectificación R, para separar los vapores del agua de los del amoniaco y por un tubo T van a un intercambiador de calor EV que se enfría por medio de una , corriente de agua, actuando como un condensador El generador B se enfría, por de la . circulación de agua o se sumerge en un deposito con agua estática y el amoniaco líquido, que estaba contenido en el intercambiador de calor se evapora con la consecuente producción de , frío. Los vapores formados vuelven a la columna R por medio del tubo T. La presión ejercida por los vapores permite mantener cerrada la válvula C y pasan a través del tubo Ta y burbujean en la solución diluida, absorbiéndose y formando de nuevo la solución concentrada inicial.
  • 48. Refrigerador doméstico por absorción amoniaco-agua de Ferdinand Carré
  • 49. Ciclo de refrigeración por absorción en funcionamiento continuo Absorbedor Generador Bomba Bomba Válvula Evaporador Con enador Condenssador Válvula
  • 50. Ciclo continuo de refrigeración por absorción 1 Rectificador TR QR QC Condensadoro r TC 2 15 14 Subenfriador QG QSC Generador TG 3 11 5 10 Precalentador QI 4 Evaporador TE 5’ 12 QA 9 13 8 Absorbedor TA 7 6 QE
  • 51. Ciclo de absorción intermitente R C RC G/ A E
  • 52. Casos particulares de ciclos de refrigeración por absorción: Ciclo de refrigeración a circuito abierto. (a) Aire caliente 1 2 Aire reciclado 3 4 Absorbedor H Hervidor Agua Calentamiento IC Enfriador Bomba 2 Bomba 1 Espacio a refrigerar
  • 53. Absorción-difusión: bomba de burbujeo GENERADOR DE BURBUJAS CONDENSADOR EVAPORADOR ABSORBEDOR Q A Q G Q E QC
  • 54. sistema de refrigeración por absorción bromuro de litioagua para el aire acondicionado Condensador ET 4 Agua enf. R Alta presión 3 C1 Generador VA EX Evaporador IC Agua enf. 2 Baja presión 1 5 (SD) Bomba 2 Bomba 3 Agua enf. Absorbedor (SC) Bomba 1
  • 55. Ciclos a múltiple efecto QH Generador I Condensador IC II Generador II IC I QI Absorbedor Evaporador QL
  • 56. Ciclo de absorción a doble efecto operando a dos niveles de presión. El calor de absorción del absorbedor II se suministra al generador II para el proceso de separación del refrigerante rectificador QI condensador Generador I IC I QL evaporador Absorbedor I Generador II Calor de Absorción QI IC II Absorbedor II QH
  • 57. Ciclo de absorción a tres efectos operando con cuatro niveles de pr esión. Elcalor de condensación de la etapa de más alta presión se usa pa ra la separación del refrigerante en la etapa de más baja presión. QH 1a. etapa generador ICI 2da.etapa generador QI condensador ICII 3ra.etapa generador ICIII QI absorbedor evaporador QL
  • 58. Ciclo de refrigeración por absorción con un absorbedor recuperador de calor (GAX) generador condensador QI rectificador fluido secundario QH Pre-enfriador de condensado QL evaporador QL absorbedor
  • 59. Ciclo de refrigeración por absorción con absorbedor recuperador de calor que usa el calor de absorción para precalentar la corriente del absorbedor al generador . generador QG condensador QC evaporador QE IC A bsorbedorrecuperador Decalor bomba QA absorbedor
  • 60. Ciclo de absorción de medio efecto. Este ciclo es una combinación de dos ciclos a un solo efecto, pero oper ando a diferentes niveles de presión. QI condensador Generador II QH IC QI absorbedor II Generador I IC QI QL evaporador absorbedor I
  • 61. Ciclo dual de refrigeración por absorción, el cual emplea dos diferentes fluidos de trabajo, ejemplo, amoniaco/agua y bromuro de litio/agua. Los calores de absorción y de condensación del primer sistema, se suministran al generador del segundo. Generador Condensador NH3-H20 IC Absorbedor Condensador Generador LiBr – H20 IC Evaporador Absorbedor Evaporador
  • 62. Ciclo modificado a doble efecto de un ciclo eyector-absorción en donde no se incluye un condensador. Q H G eneradorI IC G eneradorII IC E yector Q I absorbedor evaporador Q L
  • 63. sistema combinado eyector-absorción. La solución concentrada de retorno del generador sirve como fluido primario y el vapor del refrigerante proveniente del evaporador, como fluido secundario. QH condensador Generador QI IC eyector Bomba QI absorbedor evaporador QL
  • 64. Ciclo combinado de eyector-absorción. El vapor de alta presión del refrigerante proveniente del generador entra al eyector como fluido motor arrastrando el vapor del refrigerante del evaporador. eyector QH Generador condensador QI evaporador QL IC bomba QI absorbedor
  • 65. Ciclo combinado entre una bomba de calor de inyección de vapor y un ciclo a un solo efecto. Eyector Generador de Vapor Condensador Generador IC Absorbedor Evaporador
  • 66. Ciclo de absorción con membrana osmótica, el cual emplea calor para la separación del refrigerante y produce una diferencia de presión dentro del sistema. Q I condensador Q H m brana em generador absorbedor Q I Q L evaporador
  • 67. Ciclo combinado de refrigeración por compresión y absorción. Absorbedor QAB Circuito de fluido de trabajo W Válvula de expansión Circuito de solución Bomba Compresor Generador QGE
  • 68. Ciclo a absorción abierto (a) Aire caliente 1 2 Aire reciclado 3 4 Absorbedor H Hervidor Agua Calentamiento IC Enfriador Bomba 2 Bomba 1 Espacio a refrigerar Espacio a refrigerar
  • 69. Refrigeración por adsorción Gas Desorción del gas adsorbido Condensador Zona de desorción QDE TDE, PDE QCO Gas adsorbido en el sólido Válvula de expansión QAD TAD, PAD Gas + Sólido Zona de adsorción Evaporador Adsorción entre el sólido y el gas Gas QEV
  • 70. Refrigeración solar termoquímica:
  • 71. Principios básicos de la sorción Ab-sorción (solubilidad entre fases) Compuesto solución Absorción de amoniaco en agua, de agua en bromuro de litio, de amoniaco en cloruro de calcio, y en cloruro de bario. Ad-sorción Fenómeno superficial Sólido líquido Adsorción de agua por silica-gel, de alcohol en carbón activado, de agua en zeolitas, etc.
  • 72. Transferencia de calor, masa y reacción química Calor Difusión Adsorción Gas-gas Absorción Reacción química Sólido-gas exotérmica Calor Reacción química endotérmica DesorcióMoléculas libres n Sólido-gas De gas
  • 73. Isotermas de equilibrio sólido-gas y líquido-gas P T = CTE P T=CTE Concentración (A) Concentración (B) Isotermas de absorción en diagramas PresiónConcentración (P-X) para sistemas sólido-gas (a) y
  • 74. Balance de Energía en un ciclo de refrigeración por sorción CONDENSADOR DESORBEDOR QD QC ABSORBEDOR QA QE EVAPORADOR QD + QE = QA + QC
  • 75. Ciclo termodinámico de refrigeración termoquímica Líquido-gas Sólido-gas QC PC QD Circuito sólido-gas Circuito refrigerante QA PE QE TE TC TA TD
  • 76. Sistema cloruro de bario-amoniaco Reacción química BaCl2 ,8NH 3 ↔ BaCl2 + 8NH 3 Presión de vapor 2779 LogP = 23.05 − T Calor de reacción ∆H = 23.33kJmol −1
  • 77. Sistemas termoquímicos Sistema Temperatura de absorción. (TA °C) Temperatura de generación. (TG°C) MnCl2-NH3 104 149 SrBr2-NH3 82 127 CdCl2-NH3 74/88 115/129 CaCl2-NH3 48.5/59 92.5/102 SrCl2-NH3 49.5/57.5 88/102
  • 78. 4.- Diagrama de equilibrio P-T para el sistema Cloruro de Bario-amoniaco
  • 79. Refrigeración termoquímica Gas Desorción entre la sal y el gas QGE TGE, PGE Zona de regeneración Condensador QCO Sal,Gas (absorbido) Válvula de expansión QRE TRE, PRE Sal + Gas Absorción entre la sal y el gas Zona de reacción Evaporador Gas QEV
  • 80. Ciclo de refrigeración intermitente por adsorción utilizando . hidruros metálicos Hidrógeno QGEA TGEA, PGEA Deshidrogenación hidruro A Metal A hidrogenación QREA TREA, PREA Zona de reacción Zona de regeneración Tanque del hidruro A Tanque del hidruro B Hidrogenación metal B Hidruro B deshidrogenación Zona de regeneración Zona de reacción Hidrógeno QREB TREB, PREB QGEB TGEB, PGEB
  • 81. Enfriamiento con desecantes Aire salida Aire de retorno Aire entrada Suminstro de aire Rueda desecante Intercambiador de calor rotatorio
  • 82. Sistema de desecante sólido
  • 83. Desecantes Captador solar Tanque de almacenamiento Aire de retorno Aire salida Humidificadores Aire entrada Suminstro de aire Rueda desecante Intercambiador de calor rotatorio ventilador