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1 sistemas de absorción
 

1 sistemas de absorción

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Absorption chillers (Antonio Cabrera, México

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    1 sistemas de absorción 1 sistemas de absorción Presentation Transcript

    • Sistemas de absorción en sistemas HVAC Alternativas al uso de HCFCs en sistemas de refrigeración y aire acondicionado Ing. Antonio Cabrera González Bogotá, 22 y 23 de abril de 2010
    • Introducción … el deterioro de la capa de ozono … calentamiento global … eficiencia energética … altos costos de la energía eléctrica … regulación cada vez más estricta Ha generado la necesidad inminente de buscar alternativas viables para los sistemas de refrigeración y aire acondicionado tradicionales
    • Introducción Las máquinas de absorción son una opción amigable al medio ambiente y viables desde el punto de vista económico.
    • ¿Qué son las máquinas de absorción? Son máquinas que utilizan el ciclo de absorción para conseguir la refrigeración de un líquido. Los ciclos de absorción se basan en la capacidad que tienen algunas sustancias (i.e. agua) y algunas sales como el bromuro de litio, para absorber vapores de otras sustancias.
    • Ciclos de refrigeración Ciclo mecánico de compresión
    • Ciclos de refrigeración Ciclo de refrigeración por absorción Fuente: InterEnergy Software
    • Funcionamiento del ciclo de absorción Fluidos utilizados en el ciclo de absorción Agua destilada Utilizada como refrigerante, cambia de fase en función de las bajas presiones del sistema (vacío) Condensador 1/10 de Presión Atmosférica Evaporador 1/100 de Presión Atmosférica Bromuro de litio Sal absorbente no tóxica con gran afinidad con el agua Alto punto de ebullición, mucho mayor que el agua
    • Características de operación Bombas recirculadoras de mezcla Conduce la mezcla de Br-Li /Agua entre el absorbedor y el concentrador a través del intercambiador de calor Bomba del Evaporador Bomba del Absorbedor Estas bombas recirculadoras son las únicas partes del sistema que operan con electricidad
    • Ciclo de absorción
    • Ciclo de absorción VALORES TIPICOS ARI ESTANDAR 560 ELEMENTO CONSUMO RANGO DE OPERACIÓN E VAPOR 18 LB/HR/TR 10 a 20 Psig a 12 Psig N T de 77 a 130°C AGUA CALIENTE 3 GPM/TR R ΔT = 22°C A D 29°C a 39°C 13°C a 49°C AGUA DE CONDENSADOS 3.6 GPM/TR 2.5 GPM A 5 GPM A (0.065 LPS/kW) (0.045 a 0.09 LPS/kW) 12°C a 7°C 16°C a 4.4°C SALIDA AGUA FRIA 2.4 GPM/TR 1.6 GPM A 6 GPM (0.043 LPS/kW) (0.029 a 0.11 LPS/kW) ABSORCIÓN COMPRESIÓN MECÁNICA CONSUMO ELÉCTRICO 0.04 kW/TR 1.3 kW/TR promedio
    • ¿Por qué usar sistemas de absorción? Razones ambientales Deterioro de la capa de ozono Los sistemas de absorción no utilizan CFC Calentamiento global Combustión directa genera dióxido de carbono y agua en proporción menor a 30 ppm
    • ¿Por qué usar sistemas de absorción? Razones económicas Bajo costo de operación • Costo de la energía eléctrica VS uso de vapor y/o agua caliente residual • Uso de quemador directo: relación de utilización del 90 – 91% (25 a 35% al usar energía eléctrica)
    • ¿Por qué usar sistemas de absorción? El costo de operación de las máquinas de absorción es menor que el de los chillers actuados por energía eléctrica en un 20 – 23%
    • ¿Por qué usar sistemas de absorción? Disponibilidad de fuentes de energía • Disponibilidad de energía eléctrica para los chillers de compresión • Necesidad de contar con plantas de energía eléctrica + costos de generación + costos de transportación al sitio de consumo + relación de utilización de sólo el 30% (promedio)
    • ¿Por qué usar sistemas de absorción? • Alternativas energéticas para las máquinas de absorción • Vapor de residuos de procesos • Agua caliente residual • Fuego directo: • Gas natural • Otros combustibles • Cogeneración de energía aprovechando el calor de los gases de combustión para la máquina de absorción
    • ¿Por qué usar sistemas de absorción? • Otras razones… 1. CONFIABILIDAD: • Menores fallas electromecánicas que los chillers por compresión debido a que los componentes electromecánicos que utiliza sólo son las bombas de refrigerante y solución
    • ¿Por qué usar sistemas de absorción? 2. INSTALACIÓN • No requiere instalaciones eléctricas complejas
    • ¿Por qué usar sistemas de absorción? • Otras razones… 3. OPERACIÓN • No se requiere de técnicos electromecánicos especializados para la correcta operación del sistema. • Se puede agregar un sistema de Automatización central para la operación adecuada del sistema • Se requiere de un mantenimiento preventivo adecuado para tener una operación continua del Sistema
    • ¿Por qué usar sistemas de absorción? • Otras razones… 4. REGULACIÓN • ASHRAE Standard 15-1994 “Safety code for mechanical refrigeration” • Sección 2.3 del estándar dice: “Este código no aplica en donde EL AGUA es el principal REFRIGERANTE”
    • Precauciones del Sistema Cristalización: Puede ocurrir cuando la concentración de la solución es muy alta. El panel de control deberá prevenir que el porcentaje de la solución en el absorbedor se eleve demasiado evitando este riesgo. Purga: Es muy importante la eliminación de los gases no condensables para mantener los niveles de vacío y la correcta operación del sistema y esto se logra por medio de la unidad de purga. El tablero de control opera la unidad de purga manteniendo el vacio y por ende la correcta operación del Sistema.
    • Diseño de la instalación Disponibilidad de fuentes de energía Vapor de baja presión (desecho) Agua caliente (de procesos) Gas natural directo Torre de enfriamiento con variadores de frecuencia Bombas de agua condensado Tratamiento de agua Bombas de agua fría son iguales en flujo y potencia requerida, en todos los sistemas de agua fría.
    • Controles Controles Las máquinas de absorción actuales cuentan con un panel de control (UCP) con las siguientes funciones: Duración del ciclo de dilución Control de la temperatura a la salida del agua del evaporador (7º C) Control límite sobre la alta temperatura de la solución de bromuro de litio y agua Control del flujo de la solución en la bomba (variador de frecuencia) Restablecimiento del flujo de agua fría (7ºC) Óptima concentración de la solución
    • Desventajas vs sistemas tradicionales Poca promoción por parte de fabricantes de equipo. Poco conocimiento del principio de operación que conlleva a un “temor” para su utilización.
    • Conclusiones El uso de sistemas de enfriamiento de agua hasta 6ºC con base en el Ciclo de Absorción es una alternativa muy recomendable por el bajo impacto que causa al medio ambiente. Utiliza agua como principal refrigerante, mezclada con una sal química e inhibidores de corrosión no tóxicos, lo cual evita el uso de HCFC y HFC, así como su manejo, disponibilidad y transporte. Reduce en forma significativa el uso de energía eléctrica a sólo 0.04 kw /TR.
    • Conclusiones Opera con energía calorífica de desecho de otros procesos, tales como vapor de baja presión, y/o agua caliente resultante de un proceso primario. Se puede utilizar en procesos de cogeneración de energía eléctrica, aprovechando la energía calorífica de los gases de combustión producidos por el generador eléctrico, lo que resulta en un costo de operación muy bajo.
    • Conclusiones Actualmente hay máquinas de absorción que trabajan a “Fuego Directo”, utilizando un quemador de gas natural como suministro de energía calorífica al concentrador del equipo, con un costo menor de operación que los chillers que operan con electricidad. Para muchas aplicaciones de enfriamiento en edificios y procesos industriales, podemos considerar que el sistema de absorción es una elección ambientalmente responsable
    • Caso de Éxito Antecedentes • Una compañía farmacéutica ubicada en la Ciudad de México en plena expansión desarrolla el proyecto de ampliación de su planta en la sección de fabricación de jeringas a base de máquinas de inyección de plástico • Al no obtener la aceptación de su petición de aumento de suministro eléctrico por la compañía eléctrica gubernamental, logra obtener el permiso de generación de su propia energía eléctrica. • Se genera un proyecto en la compañía que es la generación de electricidad a través de un motogenerador, el cual será alimentado de combustible diesel.
    • Caso de Éxito Una nueva visión al proyecto “COGENERACIÓN DE ENERGÍA” • El motogenerador no tiene una eficiencia del 100 % (no aprovecha el total del calor del combustible), por lo tanto los gases resultantes de la combustión son expulsados del motogenerador a alta temperatura. • Esta energía contenida en los gases se aprovechó conduciéndola a través de conductos hacia una Generadora de Vapor (caldera). La caldera recibe los gases y transmite su energía calorífica al agua contenida en ella. Por lo tanto, la producción de vapor en esta etapa es con nulo costo económico.
    • Caso de Éxito Una nueva visión al proyecto “COGENERACIÓN DE ENERGÍA” • Se instalaron dos máquinas de absorción de 650 TR, las cuales trabajan por medio de la inyección de vapor de agua, por lo que se aprovecha el vapor producido por la caldera del sistema. • El vapor de la caldera se conduce hacia los enfriadores de agua de absorción, el cual producirá agua helada sin costo de energía eléctrica. • En conclusión tenemos un sistema de producción de energía eléctrica, vapor y agua helada con un aprovechamiento total de la energía, resultando en un ahorro considerable en la inversión inicial y en la operación.
    • Caso de Éxito RESULTADOS: Se provee agua helada suficiente para las siguientes áreas: Líneas de inyección de plástico Actual Moldeo Novation. Aire acondicionado para Novation.
    • Caso de Éxito RESULTADOS: Se provee de agua de condensados (agua de torre de enfriamiento) a las siguientes áreas: Compresores de Aire Inyectoras de Aceite Hornos de Tubo Moldeo A los Generadores de Electricidad (Radiadores) Equipos de Absorción
    • Caso de Éxito PLANO DE INSTALACION
    • Caso de Éxito DIAGRAMA DE FLUJO
    • ¿Preguntas? Gracias por su atención Ing. Antonio Cabrera G. acabrera@saasa1.com