tesis final 2

UNIVERSIDAD ANDRES BELLO FACULTAD DE INGENIERA ESCUELA DE OBRAS CIVILES

EVALUACION AMBIENTAL Y ECONOMICA DE LA TECNOLOGA DE REFRIGERACIN SOLAR POR ABSORCIN EN CHILE

MEMORIA PARA OPTAR AL TITULO DE INGENIERO COSTRUCTOR

ALEJANDRO IGNACIO BARRERA MARIN Profesor gua: Nicols Moreno Seplveda

Santiago de Chile Marzo 2011

AGRADECIMIENTOS En primer lugar agradezco a mis padres por su continuo e incondicional apoyo en mi formacin profesional. Tambin a la escuela de Obras Civiles de la Universidad, en especial a su director y profesor gua de esta tesis seor Nicols Moreno Seplveda.

Evaluacin Ambiental y Econmica de la tecnologa de Refrigeracin por Absorcin Solar en Chile

ndice de Contenidondice de Contenido .......................................................................................................... I ndice de Figuras .............................................................................................................. II ndice de Tablas .............................................................................................................. III Resumen ........................................................................................................................ IV Capitulo 1: Introduccin .................................................................................................... 1 Objetivos ....................................................................................................................... 2 Introduccin .................................................................................................................. 3 Antecedentes Histricos ............................................................................................... 7 Programas de Refrigeracin Solar en el Mundo ........................................................... 9 En Chile ...................................................................................................................... 14 Capitulo 2: Marco Terico .............................................................................................. 16 Radiacin Solar ........................................................................................................... 17 Radiacin Solar en Chile ............................................................................................. 18 Colectores Solares Trmicos ...................................................................................... 20 Fuente: Gua de Refrigeracin Solar........................................................................... 21 Colectores Solares Trmicos Planos .......................................................................... 21 Declinacin Solar y Pendiente de los Colectores. ....................................................... 23 Refrigeracin Solar ..................................................................................................... 25 Tipos de Sistemas de Refrigeracin Solar .................................................................. 26 Refrigeracin por Absorcin ........................................................................................ 29 Absorcin y Adsorcin Qumica .................................................................................. 29 Maquinas de Refrigeracin por Absorcin .................................................................. 30 Fundamentos Termodinmicos ...................................................................................... 34 El Cambio de Fase a Presin Constante con Introduccin de Calor .......................... 34


Sistemas que Emplean el Cambio de Fase a Presin Constante con Introduccin de Calor ........................................................................................................................... 35 Funcionamiento de una Maquina de Simple Efecto ....................................................... 35 Clasificacin de las Mquinas de Absorcin ............................................................... 37 Problemas de Cristalizacin de los Sistemas de Refrigeracin por Absorcin ........... 39 Torres de Refrigeracin .............................................................................................. 41 Absorcin Solar ........................................................................................................... 43 Figura 26: Esquema Completo y Componentes de una Instalacin de Refrigeracin Solar por Absorcin ........................................................................................................ 44 Capitulo 3: ...................................................................................................................... 45 Viabilidad Energtica, Econmica y Ambiental de los Sistemas de Climatizacin por Absorcin en Chile ......................................................................................................... 46 Impacto Ambiental ...................................................................................................... 48 Potencial Destructor del Ozono (ODP por sus siglas en ingles) ................................. 49 Dixido de Carbono Producido para Generar Electricidad en Chile ........................... 53 Factores de Emisin ................................................................................................... 57 Energa en los Sistemas de Absorcin ....................................................................... 59 Agua en los Sistemas de Absorcin............................................................................ 67 Inversin Estimada, Costos de Implementacin y Operacin de los Sistemas de Refrigeracin por Absorcin ........................................................................................... 69 Inversin Estimada...................................................................................................... 75 Costos de Implementacin y Operacin ..................................................................... 77 Anlisis Financiero ...................................................................................................... 79 Anlisis Ambiental ....................................................................................................... 80 Sistemas Integrados de Calefaccin, Refrigeracin y Agua Caliente Sanitaria (ACS) ... 81 Proyecto SolarCombiPlus ........................................................................................... 81 Caso de Estudio ClimateWell ...................................................................................... 84 Capitulo 4: Conclusiones ................................................................................................ 92Evaluacin Ambiental y Econmica de la tecnologa de Refrigeracin por Absorcin Solar en Chile

Bibliografa ..................................................................................................................... 97


ndice de FigurasFigura 1: Evolucin Demanda Elctrica SIC - SING 2000 - 2009..................................... 3 Figura 2: Evolucin de la Generacin de Electricidad en Francia por Fuente .................. 4 Figura 3: Temperatura y Cambio de Estado .................................................................... 5 Figura 4: Climograma Estacin Calama El Loa ............................................................. 6 Figura 6: Albert Einstein y Leo Szilard y su Refrigerador de Absorcin .............................. 9 Figura 7: Distribucin de la Radiacin Solar a Nivel Mundial ......................................... 17 Figura 8: Distribucin del promedio anual de la irradiacin solar global diaria sobre un plano horizontal en Amrica del Sur (MJ/m2 da) basada en determinaciones de superficie ........................................................................................................................ 19 Figura 9: Algunos Tipos de Colectores Solares Trmicos .............................................. 21 Figura 10: Esquema Colector Solar Trmico.................................................................. 22 Figura 11: ngulos y sus Smbolos ............................................................................. 23 Figura 12: Declinacin Mxima del Sol Respecto al Eje de la Tierra ............................. 24 Figura 13: Energa Solar y Potencial de Refrigeracin en el Da ................................... 25 Figura 14: Energa Solar y Potencial de Refrigeracin en el Ao................................... 25 Figura 15: Instalaciones de Refrigeracin Solar en Europa ........................................... 27 Figura 16: Distribucin de Plantas de Refrigeracin segn su Tecnologa .................... 27 Figura 17: Seleccin de la Tecnologa Adecuada a las Necesidades de Climatizacin . 28 Figura 18: Diferentes Procesos de Sorcin Qumica ...................................................... 29 Figura 19: Ciclo de Refrigeracin por Compresin ......................................................... 31 Figura 20: Ciclo de Refrigeracin por Absorcin ............................................................ 32 Figura 21: Comparacin de los Ciclos de Refrigeracin por Compresin y por Absorcin ....................................................................................................................................... 33 Figura 22: Diagrama de Equilibrio de las Fases del Dixido de Carbono ...................... 34 Figura 23: Diagrama de la Mquina de Absorcin LiBr de Simple Efecto ...................... 36 Figura 24: Diagrama de Presin y Temperatura y limite de Cristalizacin ..................... 40


Figura 25: Torre de refrigeracin Hmeda Inducida ....................................................... 42 Figura 26: Esquema Completo y Componentes de una Instalacin de Refrigeracin Solar por Absorcin ........................................................................................................ 44 Figura 27: Distribucin Porcentual de Capacidad de Generacin por Sistema. 2009 .... 53 Figura 28: Matriz de Generacin Total del Pas. 2009 ................................................... 54 Figura 29: Matriz de Generacin Promedio del SING y SIC 20006 - 2009 .................... 56 Figura 30: Factores de Emisin de Diferentes Matrices Energticas ............................. 58 Figura 31: Sistema de Refrigeracin Solar por Absorcin .............................................. 59 Figura 32: Energa Elctrica Consumida al Ao en KW/h. ............................................. 61 Figura 33: Eficiencia Elctrica ........................................................................................ 62 Figura 34, 35 y 36: SEER v/s Ahorro de Energa Elctrica, Costos de Operacin y Emisiones de CO2 .......................................................................................................... 64 Figura 37: Tarifa Residencial para Consumo de 150 KW/h, a julio de 2010 .................. 65 Figura 38: Consumo de Agua por Sistema..................................................................... 67 Figura 39: Rango de Costo de una Enfriadora Segn Tipo y Capacidad ....................... 69 Figura 40: Costos Financieros y Ahorros al Ao para las Diferentes Tecnologas ......... 72 Figura 41: Costo de Colectores Solares trmicos por KW ............................................. 73 Figura 42: Evolucin de los m2 Instalados...................................................................... 74 Figura 43: Distribucin del Mercado ............................................................................... 74 Figura 44: Inversin Estimada en UF/KW ...................................................................... 75 Tabla 23 y Figura 45: Inversin Estimada ...................................................................... 76 Figura 45: Inversin Estimada ........................................................................................ 76 Figura 46: Sistemas SolarCombiPlus ............................................................................. 82 Figura 47: Forma y Dimensiones Enfriadora ClimateWell .............................................. 87 Figura 48: Cobertura Energtica .................................................................................... 87 Figura 49: Necesidades Energticas Cubiertas con el Sistema ..................................... 88 Figura 50: Esquema del Proyecto de Palmas de Mallorca ............................................. 89


Figura 51: Rango y Promedio de Precios de Enfriadoras y Sistemas del Proyecto SolarCombiPlus.............................................................................................................. 91 Figura 51: Rango y Promedio de Precios de Enfriadoras y Sistemas del Proyecto SolarCombiPlus.............................................................................................................. 91 Figura 52: Potencia Media de Refrigeracin V/S Temperatura de Disipacin ................ 95


ndice de TablasTabla 1: Tarifas Residenciales Elctricas en ctvs. US$ por KW/h................................... 3 Tabla 2: Distribucin de la Poblacin por Regin ............................................................. 6 Tabla 3: Radiacin Solar Diaria ..................................................................................... 18 Tabla 4: Tipos de Colectores Solares Trmicos ............................................................. 20 Tabla 5: Sistemas de Refrigeracin Solar ...................................................................... 26 Tabla 6: Condiciones de Operacin de una Maquina de Simple Efecto ......................... 36 Tabla 7: Refrigerantes ms Utilizados en Absorcin ...................................................... 48 Tabla 8: Potencial destructor del ozono (PDO) .............................................................. 50 Tabla 9: Potencial Efecto Invernadero Directo (PEID) ................................................... 52 Tabla 10: Generacin Total de Energa Elctrica por Tipo y Aporte 2006 - 2009. ......... 54 Tabla 11: Matriz de Generacin del SING. 2006 - 2009. ................................................ 55 Tabla 12: Matriz de Generacin del SIC. 2006 - 2009. .................................................. 55 Tabla 13: Simplificada para la elaboracin de graficos de la matriz de generacin promedio 2006 2009. .................................................................................................. 56 Tabla 14: Clculo de Emisiones de CO2 de la Matriz Elctrica Chilena ......................... 57 Tabla 15: Eficiencia de los sistemas solares de absorcin y fotovoltaico ....................... 61 Tabla 16: Eficiencia Elctrica y Trmica de distintas Enfriadoras. ................................. 63 Tabla 17: Comparacin entre dos Enfriadoras de 1000 KW de Capacidad ................... 66 Tabla 18: itemizado y costo del sistema de refrigeracin solar ...................................... 70 Tabla 19: Costos de Colectores Solares Trmicos ms Utilizados ................................ 71 Tabla 20: Tabla Comparativa de Diferentes Sistemas de Climatizacin Solar Asistido, para un Edificio de Oficinas en Madrid, Espaa (930 m2, 47 KW) ................................. 72 Tabla 21y Figura 42: Evolucin de los m2 Instalados ..................................................... 74 Tabla 22y Figura 44: Inversin Estimada en UF/KW ...................................................... 75 Tabla 23 y Figura 45: Inversin Estimada ...................................................................... 76 Tabla 24: Consumo, Tarifa y Gasto en Electricidad para Enfriadoras de 1000 KW ....... 77Evaluacin Ambiental y Econmica de la tecnologa de Refrigeracin por Absorcin Solar en Chile

Tabla 25: Anlisis Financiero ......................................................................................... 79 Tabla 26: Emisiones de CO2 en Kg ................................................................................ 80 Tabla 27: Requerimientos y Prestaciones Enfriadora ClimateWell. ............................... 86


Sembrando ciencia, se cosecha desarrollo(Annimo)


ResumenCon esta tesis se pretende contribuir al desarrollo de las tecnologas de refrigeracin solar por absorcin para la climatizacin de edificaciones de tipo residencial, comercial o publico. Para ello se toma una perspectiva terica para abordar el estudio de las maquinas de absorcin y su aplicacin a sistemas de climatizacin solares, adems de evaluar su conveniencia tcnica y econmica. Esta tesis pone nfasis en las ventajas medioambientales de estas tecnologas, su bajo impacto de operacin y generacin de frio, esto debido a que su principal fuente de energa primaria es la aportada por el sol a travs de colectores solares. En el primer captulo se introduce en los conceptos y se define el funcionamiento general, se especifican los antecedentes histricos y los diferentes programas de promocin y fomento de estas tecnologas, lo que demuestra la esperanza de que se conviertan en alternativas sustentables de climatizacin. En el segundo captulo se desarrollan los conceptos de refrigeracin solar, absorcin y absorcin solar y detalla el funcionamiento de los diferentes subsistemas que los componen como son los colectores, los disipadores de calor residual y los diferentes tipos de maquinas de refrigeracin, adems de los problemas, ventajas o desventajas de estas respecto de los sistemas de climatizacin convencionales. En el tercer captulo se realiza un anlisis financiero y ambiental, se utilizan los datos para generar los parmetros VAN, TIR y PayBack y PDO, PEID, PEII y Factor de Emisiones en el caso del anlisis financiero y ambiental respectivamente y se exponen los resultados obtenidos. Al final se detalla el funcionamiento y ventajas de los sistemas integrados de ACS, Calefaccin y Refrigeracin que se desarrollan para edificaciones residenciales. En el cuarto captulo se presentan las conclusiones y las condiciones para que estas tecnologas tengan posibilidades de desarrollarse en Chile, como son: la mejora de la tcnica y optimizacin y miniaturizacin de los equipos, generacin de economas y abaratamiento de los sistemas, promocin y fomento, capacitacin de tcnicos y profesionales entre otras.


AbstractThis thesis aims to promote the absorption chiller technologies development to air conditioned residential, commercial or public building. To achieve that take a theoretical approach to tackle the study of absorption chiller and its performance in to solar system. This thesis emphasized in environment benefits of solar technologies, its low impact to cool generation, this because their main source of primary energy is supplied by the sun through solar collectors. In the first chapter introduces the concepts and defines the overall operation, specify the historical background and the various programs of promotion and development of these technologies, demonstrating the hope that they become sustainable alternatives to air conditioning. In the second chapter develops the concepts of solar cooling, absorption and solar absorption and details the operation of the various subsystems that make up such as collectors, waste heat sinks and various types of refrigeration machines, as well as problems, Advantages or disadvantages of these for conventional air conditioning systems. In the third chapter presents a financial and environmental analysis, data used to generate the parameters NPV, IRR and Payback and ODP (Ozone Destructor Potential), DGP (Direct Greenhouse Potential), IGP (Indirect Greenhouse Potential) and Emission Factor in the case of financial and environmental analysis, respectively, and presents the results obtained. At the end details the operation and benefits of integrated systems, DHW, heating and cooling developed for residential buildings.


Capitulo 1: Introduccin


Objetivos

Los objetivos de esta tesis son principalmente:

Caracterizar y definir en profundidad el funcionamiento de las mquinas de absorcin de LiBr/agua, identificando y determinando los factores claves que posibilitan su funcionamiento. Evaluar la factibilidad tcnica, ambiental y econmica de las tecnologas de refrigeracin solar, especialmente la refrigeracin por absorcin, as como considerar la conveniencia de su incorporacin en la realidad local. Por ltimo, analizar las sinergias de los sistemas de refrigeracin solar, con otras tecnologas solares como son el agua caliente sanitaria y la calefaccin.

2Evaluacin Ambiental y Econmica de la tecnologa de Refrigeracin por Absorcin Solar en Chile


Introduccin El crecimiento de la demanda energtica junto con la dependencia de la energa importada, tienen a la matriz Chilena como la ms cara de la regin, pagando actualmente por la electricidad tarifas el doble de onerosas que EEUU y cuatro veces lo que en Argentina. Tabla 1: Tarifas Residenciales Elctricas en ctvs. US$ por KW/h

Fuente: Diario El Comercio, Lunes 25 de Agosto de 2008

Adems estamos sentenciados a los vaivenes de la naturaleza por la gran dependencia de la matriz a las lluvias tan necesarias para llenar los embalses, que surten a las grandes centrales hidroelctricas, que en aos normales son las responsables de ms de la mitad de la generacin elctrica del SIC.

Fuente: CNE

Figura 1: Evolucin Demanda Elctrica SIC - SING 2000 - 2009.3Evaluacin Ambiental y Econmica de la tecnologa de Refrigeracin por Absorcin Solar en Chile


En la actual coyuntura energtica se sitan importantes retos: Cubrir el incremento progresivo en la demanda energtica Reducir la dependencia de la matriz a energa importada Reducir los costos de generacin Aumentar las fuentes y formas de generacin Reducir las emisiones de CO2 En Chile, debido a la carencia de significativos yacimientos de petrleo se debern buscar alternativas energticas sostenibles que, al mismo tiempo, reduzcan la emisin de CO2 a la atmsfera. Sirve de ejemplo el exigente plan de ahorro de energa que implanto Francia bajo el lema No tenemos petrleo, pero tenemos ideas, mediante el cual se sustituyeron las centrales trmicas por centrales nucleares e incrementaron la presin fiscal sobre el petrleo. Si bien no exento de polmica por la apuesta tan decidida por la energa nuclear de fisin y los problemas que sus residuos acarrean.

Termo Nuclear Hidro ERNC

Fuente: http://www.skyscrapercity.com/showthread.php?t=922138

Figura 2: Evolucin de la Generacin de Electricidad en Francia por Fuente



Una posible solucin para los pick de demanda de refrigeracin en verano, es el Sistema de Refrigeracin por Absorcin el cual es un medio para producir fro en el cual se utilizan las propiedades de algunos compuestos que absorben calor al cambiar de estado.

Fuente: http://www.kalipedia.com/ecologia/tema/calor-cambios-estadocalor.html?x=20070924klpcnafyq_281.Kes&ap=1

Figura 3: Temperatura y Cambio de Estado

En el caso del Fro Solar, se basa aparentemente en una idea contradictoria, aprovechar el calor del sol para producir fro y consiste bsicamente en transformar el calor del sol en energa qumica, para climatizar en verano los espacios interiores de una edificacin. Los sistemas de refrigeracin solar tienen la gran ventaja de que se utilizan cuando coinciden los niveles mximos de demanda y de produccin, ya que las necesidades de climatizacin de un edificio se producen en la poca y hora del da de ms radiacin solar. Las mquinas de absorcin ms aplicadas en climatizacin (>15C) son las de bromuro de litio (absorbente) y agua (refrigerante). Estas mquinas poseen un COP (fro producido / energa consumida) de 0.6 - 0.7 y funcionan con agua caliente a partir de 80 C.



El norte de Chile posee las condiciones ideales para la implementacin de soluciones de climatizacin a travs energa solar, esto es, gran radiacin solar, das calurosos y noches fras durante gran parte del ao, das soleados casi todo el ao.

Promedio Mensual T Diaria Promedio Mensual T Max. Promedio Mensual T Min.

Fuente: EducarChile

Figura 4: Climograma Estacin Calama El Loa

No solo el norte se puede beneficiar de esta tecnologa, como en Chile la poblacin se concentra en el centro del pas, donde entre la V y la RM se encuentran ms de la mitad de los habitantes, tambin se debe evaluar la introduccin de estos sistemas. Tabla 2: Distribucin de la Poblacin por Regin

Fuente: Censo 2002



Antecedentes Histricos Los ciclos de absorcin se basan en la capacidad que tienen algunas sustancias, tales como el agua y algunas sales como el bromuro de litio, para absorber en fase lquida vapores de otras sustancias como el amonaco y el agua respectivamente. La historia de la refrigeracin comienza a partir de 1774 cuando el Britnico Joseph Priestly logra aislar los gases amoniaco, oxigeno y dixido de carbono, el estudio de estos gases y sus propiedades es el principio de la refrigeracin. Aunque no se aplican y estudian directamente en produccin de frio por absorcin hasta Faraday, fue este quien utilizando un tubo de vidrio en U, observo que calentando un extremo y evaporando amoniaco este se absorba en el otro extremo que contena cloruro de plata. Continuaron apareciendo numerosos estudios en los aos siguientes que se enmarcaban en el principio de refrigeracin por absorcin, aunque fue Edmond Carr quien invento y patento la primera mquina que produca frio a travs de un ciclo de absorcin a mediados del siglo XIX, esta utilizaba como par absorbente refrigerante agua y acido sulfrico respectivamente, otro precursor de esta tecnologa fue su hermano Ferdinand quien en 1959 fabrico una maquina que el llamo de afinidad con el par amoniaco agua. Esta mquina fue premiada en la exposicin universal de Londres en 1862, con las patentes que presento Ferdinand Carr se fabricaron dos maquinas en serie, una de poca capacidad de funcionamiento espordico y otra de mayor capacidad de operacin continua.

http://www.educ.ar



Segn un informe de Poulliet y Regnault descrito por Dams Calvet que viajo a Francia a estudiar las Maquinas de Carr, la primera mquina era de carcter domestico y mas porttil y permita hacer hasta 2 Kg. de hielo en una carga, tenia bsicamente dos componentes uno que operaba como calentador absorbedor y el otro como condensador y evaporador alternadamente. Para cada ciclo en equipo se tenia que calentar por al menos media hora, en esta etapa la solucin de amoniaco alcanzaba una temperatura de 130 C, donde se evaporaba el amoniaco de la solucin acuosa, esta se volva a licuar en el condensador en la fase de enfriamiento que duraba aproximadamente lo mismo que la anterior al mismo tiempo se enfriaba una bandeja con agua donde se congelaba, el aparato consuma 3 Kg. de carbn por Kg. de hielo. La segunda maquina de operacin continua era mucho ms sofisticada y posea casi las mismas caractersticas de las modernas, con un calentador, un condensador enfriado por agua, una vlvula de expansin, un evaporador sumergido en solucin salina donde estaban los contenedores de agua que se congelaba, completando el ciclo con un absorbedor en el cual se regeneraba la solucin acuosa de amoniaco y una bomba. Adems posea ciertas medidas de seguridad como una vlvula que permita que escapara el exceso de presin y adems se confinaban los gases de amoniaco para que no escaparan al ambiente. Se ofrecan y fabricaban 5 modelos con capacidades de 12 a 100 kg. de hielo por hora, eran fabricadas en Francia a partir de 1860 y se comenz a exportar a otros pases, luego se fabrico y perfecciono en otras potencias como Alemania Inglaterra y EEUU. La mquina de refrigeracin fue la principal fuente de hielo industrial hasta 1975, a pesar de su mayor complejidad comparado con las maquinas de compresin. Una vez consolidado el desarrollo de los motores elctricos y con la aparicin de nuevos gases de refrigerantes, la maquinas de absorcin fue rezagada a una segunda posicin por las maquinas de compresin. Solo en las industrias con fuentes de calor residual fue factible continuar con la tecnologa de absorcin. Albert Einstein y Leo Szilard desarrollaron y patentaron un refrigerador de absorcin entre 1928 y 1933, aunque lograron 45 diferentes patentes, no se desarrollaron productos para los consumidores con los tres modelos patentados aunque si tuvieron ciertas ganancias atreves de licencias, esto debido a que los modelos no eran eficientes y sufrieron los efectos de la gran depresin ocurrida en EEUU por esos aos.



Fuente: http://www.dforcesolar.com/energia-solar/einstein-invento-un-refrigerador-que-funciona-con-calor/

Figura 5: Albert Einstein y Leo Szilard y su Refrigerador de Absorcin Los suecos Carl Munters y Baltazar Von Platen alumnos del Real Instituto de Tecnologa de Estocolmo en 1922 consiguieron prescindir la bomba del sistema y de este modo perfeccionaron un refrigerador domestico por absorcin que tuvo gran xito. Este refrigerador entro al mercado de EEUU con ms de 4 millones de unidades vendidas hasta 1926, pero su produccin disminuira drsticamente en la dcada del 50 debido a la aparicin de equipos de compresin mecnica gracias a su mejor rendimiento y menor tamao. El uso del par agua bromuro de litio comenz en la dcada del 30, donde la empresa Carr seria la pionera en patentar una maquina de absorcin LiBr agua en 1945. En la dcada del 60 estas maquinas se desarrollaron en base a ciclos de simple efecto y son la base de la tecnologa de Absorcin. El desarrollo de la tecnologa de absorcin tuvo un importante freno en EEUU en los primeros aos de la dcada del 70. Esto debido al desarrollo de motores compresores y sistemas que consiguieron hacer ms competitivos los sistemas de compresin, otro de los motivos fue la preocupacin poltica debido a la crisis del petrleo de 1973 donde se tema que se vera afectado el suministro de gas natural, un insumo importante en la produccin de calor necesario para las maquinas de absorcin. Sin embargo un mercado que sigui un importante de desarrollo fue el asitico teniendo como principales actores Japn, Corea y China. En este ltimo su desarrollo se vio fortalecido por la falta de una infraestructura elctrica.



En el ltimo tiempo existe un renacer de la tecnologa de absorcin esto debido al alto precio que ha alcanzado el precio del petrleo y las consecuencias medioambientales del uso y explotacin indiscriminado de combustibles fsiles, este resurgir es gracias a nuevos avances que permiten el uso de calores residuales y energa solar a travs de colectores trmicos como fuente de calor para el funcionamiento de los sistemas de absorcin, reduciendo de este modo el consumo de electricidad y la emisiones de CO2 por este mismo concepto, adems de que los fluidos empleados como refrigerantes en las maquinas de absorcin son elementos naturales de nulo efecto sobre la capa de ozono. Por un lado se ha incrementado el desarrollo de sistemas de refrigeracin incorporados en instalaciones que poseen un excedente de calor, el llamado calor residual, que sirve de insumo para las maquinas de absorcin, con el consiguiente ahorro de costos. Adems en las ltimas dcadas han proliferado estudios y sistemas de absorcin, especialmente en Europa cuya fuente de calor es la energa solar, que popularmente se conoce con el nombre de frio solar, se ha puesto hincapi en el desarrollo de estas tecnologas limpias y sustentables debido a que con ellas se puede ayudar a la reduccin del pick de consumo en verano, que se produce por el aumento importante del uso de aire acondicionado obteniendo ahorros en energa y emisiones propios de la generacin de energa elctrica a travs de centrales que queman algn tipo de combustible fsil. .las principales desventajas de las actuales maquinas de absorcin, es su mayor peso y dimensiones en comparacin con una solucin de compresin mecnica, adems de ser ms costosas. Es por esto que para su desarrollo y promocin los pases desarrollados espacialmente los europeos poseen sendos programas de fomento y difusin para las diferentes tecnologas de refrigeracin que basan su funcionamiento, en la absorcin o adsorcin qumica y como fuente de calor, agua o aire calentado a travs de colectores solares.



Programas de Refrigeracin Solar en el Mundo Existen en la mayora de los pases desarrollados o en desarrollo planes y programas para el fomento, difusin y estudio de las diferentes tecnologas, para el aprovechamiento de la energa solar. Esto debido que todos estn de acuerdo en que es una fuente limpia y sustentable de energa, que no se tiene que producir, sino por el contrario recolectar, es por esto que enfocan recursos en incentivar su uso. A continuacin se dan a conocer los programas ms importantes a nivel mundial. Solar Heating and Cooling Program Este programa de la Agencia de Energa Internacional fue establecido en 1977 y funciona gracias a los esfuerzos mancomunados de los pases miembros. Los objetivos del programa son: Acelerar el traspaso de la tecnologa desarrollada Promover la estandarizacin Impulsar los programas de investigacin y desarrollo de los pases miembros Fomentar la formacin de especialistas Incentivar el ahorro de energa y recursos Proyecto Solar Air Conditioning in Europe SACE Este programa de la Unin Europea trata de fomentar las soluciones de refrigeracin y climatizacin solar, tanto para necesidades de refrigeracin en procesos productivos como para climatizar edificaciones comerciales y residenciales. Los objetivos principales del proyecto son: Hacer un estudio horizontal del estado del arte de las tecnologas amistosas con el medio ambiente para aire acondicionado en edificios en Europa con nfasis en deshumidificacin, refrigeracin y tecnologas de baja temperatura de funcionamiento. Evaluar el potencial de estas tecnologas para usar calor solar. Lograr una amplia visin general sobre el estado del arte del acondicionamiento solar asistido de aire en Europa.



Identificar las ventajas y desventajas de las tecnologas revisadas con relacin a la eficiencia energtica, impacto ambiental y viabilidad econmica. Identificar futuras necesidades y acciones precisas para explotar de mejor manera el potencial de las tecnologas identificadas. Contribuir con el fomento de las tecnologas promisorias para acelerar su introduccin en el mercado. Proyecto Solar Air conditioning SOLAIR: SOLAIR intenta resolver algunos de los mayores obstculos para las tecnologas de climatizacin solar, como es la falta de experiencia y conocimiento, instrumentos, as como informacin estndar. Basado en proyectos previos y conocimiento adquirido, SOLAIR intenta crear un conjunto de herramientas para la difusin de estas tecnologas inteligentes una de estas herramientas son los manuales de Climatizacin solar, donde hay 2 que se destacan: Gua de Refrigeracin Solar Catalogo de Buenas Prcticas Sobre Aplicaciones de Fro Solar SOLAIR es un proyecto financiado por Intelligent Energy Europe con trece socios de Alemania, Austria, Espaa, Eslovenia, Francia, Holanda, Italia, Portugal. El programa Intelligent Energy Europe IEE 2007-2013: Forma parte del Programa marco para la innovacin y la competitividad (CIP) de la Unin Europea. Su presupuesto global de 730 millones de euros, est destinado a apoyar proyectos europeos seleccionados en convocatorias anuales de propuestas. El financiamiento cubre hasta el 75% de los costos de los proyectos. Cualquier organizacin pblica o privada establecida en la Unin Europea, puede presentarse a una convocatoria de propuestas con proyectos diseados para ayudar a alcanzar los objetivos de la UE en materia de energa y cambio climtico. En los proyectos, que por lo general tienen una duracin de entre dos y tres aos, deben participar al menos tres socios de tres pases. Al aumentar la eficiencia energtica y promover un mayor uso de energas nuevas y renovables, el programa EIE pretende impulsar acciones que ayuden a lograr los objetivos de la UE, lo que incluye medidas para: Fomentar la eficiencia energtica y el uso racional de los recursos energticos. Promover fuentes de energas nuevas y renovables y apoyar la diversificacin de las fuentes energticas.12Evaluacin Ambiental y Econmica de la tecnologa de Refrigeracin por Absorcin Solar en Chile


The Australian Solar Cooling Interest Group Este grupo fundado el 2008 pertenece al Australia's Commonwealth Scientific and Industrial Research Organisation (CSIRO) y sus actividades tienen como objetivo la promocin y reconocimiento de la refrigeracin solar como una tecnologa viable para reducir las emisiones y combatir el cambio climtico, las actividades del grupo tienen 4 focos. Localizacin de las tecnologas y evaluacin de las barreras Desarrollo de la estandarizacin Demostracin, financiamiento e investigacin Educacin, entrenamiento y promocin US Department of Energy Solar Program Este programa centraliza y coordina los esfuerzos entre la industria, las universidades y centros de investigacin para la mejora de las tecnologas de energa solar. The China Sustainable Energy Program (CSEP) Agencia que desarrolla y coordina los programas de desarrollo sustentable del gigante asitico, pas que se ha convertido en los ltimos aos en el donde tecnologas tienen el ms rpido crecimiento del planeta y convirtindose en el pas, que lleva el liderazgo en el desarrollo de proyectos de ERNC as como el principal productor de los insumos para esta industria, con lo que ayuda a bajar los costos por las economas de produccin a gran escala.



En Chile En nuestro pas estamos muy lejos de los conocimientos y fomento a estas tecnologas. Existe solo un estudio de parte de la Comisin Nacional de Energa sobre sistemas de refrigeracin con energas no convencionales y un programa de fomento al uso de colectores solares para Agua Caliente Sanitaria (ACS) que se instalen en viviendas nuevas que son adjudicados a las constructoras. Diseo de Sistemas de Refrigeracin con Energas Renovables no Convencionales La Comisin Nacional de Energa encomend al Programa de Estudios e Investigacin en Energa del Instituto de Asuntos Pblicos de la Universidad de Chile un informe donde se resume las actuales tecnologas de refrigeracin con energas no convencionales, en este informe se dan a conocer los sistemas que pueden llegar a implementarse en zonas de nuestro pas donde no existe infraestructura elctrica suficiente y entrega soluciones de refrigeracin y la produccin de hielo con el uso de ERNC. Estas soluciones se enfocan en reas de inters productivo, para aumentar los ingresos de los pobladores que viven en zonas rurales o aisladas y satisfacer sus necesidades actales y futuras de refrigeracin. Dentro de las energas renovables no convencionales se puso un especial acento a las siguientes: Refrigeracin usando energa solar Refrigeracin usando energa elica Refrigeracin usando biogs Las tecnologas dependern de los recursos con que se cuente en las diferentes zonas en el que se encuentren los focos productivos y el uso del frio producido, es asi como en algunos casos se necesita para conservar alimentos y en otros para la fabricacin de hielo.



Incentivo Tributario para Financiar los Sistemas Solares Trmicos Este incentivo busca promover el uso de energas no convencionales en especial la energa solar con el fin de disminuir la dependencia de la importacin de energa y el uso de combustibles fsiles. Es por esto que en octubre de 2008 ingresa al congreso un proyecto de ley que establece un incentivo tributario para el financiamiento de los sistemas de colectores trmicos solares con el propsito de entregar agua caliente sanitaria, calentada con energa solar para las familias de ingresos medios y bajos. La ley N 23.365 se promulgo el mes de agosto de 2009, y beneficia a las viviendas de hasta 4500 UF que sean provistas de sistemas de colectores solares trmicos para agua caliente sanitaria que aporten a lo menos el 30 % de la demanda de agua caliente al ao estimado para la vivienda teniendo en cuenta la radiacin solar media de la zona en que se encuentra emplazada y que adems cumplan con el reglamento correspondiente. El incentivo es gradual y escalonado y depender en forma inversa al valor de la o las viviendas. Esta franquicia tributaria es aplicable solo a las viviendas cuyo permiso de edificacin o sus respectivas modificaciones sean otorgados a partir del 01 de enero de 2008 y que hayan obtenido la recepcin final municipal antes del 31 de diciembre de 2013. De esta forma no solo se fomenta la diversificacin de la matriz energtica del pas sino que se ayuda en la economa de las familias.


Capitulo 2: Marco Terico


Radiacin Solar La radiacin solar se define como la energa que proviene del sol y que es recibida por una superficie, su flujo es conocido como irradiacin o insolacin por unida de rea y de tiempo .Siendo el Sol una fuente de radiaciones electromagnticas en un gran rango de longitudes de onda que van desde 0.3 m hasta 3m. Se llama Constante Solar a la intensidad de la radiacin solar media en el borde exterior de la atmsfera, esto es a su distancia promedio del Sol a la Tierra, su magnitud es de 2 cal/min/cm2 y es la cantidad de energa radiante que fluye en cada segundo a travs de una seccin de un metro cuadrado. De lo anterior se desprende que, el valor medio de la Constante Solar alcanza 1,37 kilowatt. En un da, la energa que recibe la Tierra del Sol alcanza a 3,7 x 10 21 cal, cifra que supera en 100 veces el consumo total de la civilizacin humana en un ao. La energa que recibimos en un da soleado a nivel del mar, sin embargo, es algo menor que dicha constante, porque una parte de la radiacin solar se refleja en la atmsfera de regreso al espacio o es absorbida por sta y luego irradiada trmicamente la absorcin que ocurre debido al ozono (O3), oxigeno (O2), agua (H2O) y dixido de carbono (CO2), presente seleccionan las longitudes de onda que penetran a la atmosfera, el fenmeno consiste en que la energa que entra a las molculas no se transfiere ni se refleja, sino se transforma en energa interna (Welty, 1978) as mismo la dispersin ocasiona un cambio de direccin de los rayos solares, de tal forma que algunos se reflejan de vuelta al espacio, esta dispersin puede ser del tipo Rayleigh (debido a las molculas de gas) o del tipo Mei (debido a las molculas de polvo y aerosol). Para medir la energa que recibimos del Sol debemos considerar, que el resultado depender del da, la hora, el lugar y las condiciones atmosfricas.

Fuente:http://laradiacionsolar.blogspot.com/2009/03/el-mapeado-de-la-radiacion-solar-media.html Figura 6: Distribucin de la Radiacin Solar a Nivel Mundial



Radiacin Solar en Chile En el caso particular de Chile, ya desde 1961 se implemento la medicin sistemtica de la radiacin solar. El archivo Solarimtrico nacional que se decidi formar fue ubicado en la Universidad Tcnica Federico Santa Mara (UTFSM). En 1987, el Laboratorio de Energa Solar de la UTFSM pblico el Archivo Nacional de Evaluaciones Solarimtricas. En dicho archivo se presentan los promedios mensuales y anuales de radiacin global diaria sobre superficie horizontal de 28 estaciones meteorolgicas. Tabla 3: Radiacin Solar DiariaRegin I II III IV V VI VII VIII IX X XI XII RM Antrtica Radiacin Solar (Kcal/(m2/da)) 4.554 4.828 4.346 4.258 3.520 3.676 3.672 3.475 3.076 2.626 2.603 2.107 3.570 1.563

Fuente: Archivo Solarimtrico Nacional Elaborado por la Universidad Tcnica Federico Santa Mara.

Estos datos demuestran la gran cantidad de radiacin solar en Chile. Entre las regiones I y IV el potencial de energa solar es de los ms elevados del mundo, debido a la altsima radiacin estos se sitan entre los 5,3 a 4,1 KWh/m2/da, junto con la gran cantidad de das despejados y libres de nubosidad. Las radiaciones observadas entre las regiones V y VIII tambin son susceptibles de ser utilizadas en aplicaciones solares con radiaciones en la Regin Metropolitana con 4,1 KWh/m2/da. (Valor muy similar al de Madrid), siendo la regin del altiplano andino la con mayor irradiacin solar global de Amrica del Sur.



Fuente: Disponibilidad y caractersticas de la radiacin solar en Sudamrica, Hugo Grossi Gallegos.

Figura 7: Distribucin del promedio anual de la irradiacin solar global diaria sobre un plano horizontal en Amrica del Sur (MJ/m2 da) basada en determinaciones de superficie De la figura se desprende que la regin del altiplano andino es la de mayor radiacin solar de Amrica del Sur.19Evaluacin Ambiental y Econmica de la tecnologa de Refrigeracin por Absorcin Solar en Chile


Colectores Solares Trmicos Los colectores solares trmicos, son dispositivos o equipos destinados a precalentar o calentar un medio a travs de la energa aportada directamente de la radiacin solar absorbida y al calentamiento por conveccin en la atmosfera interior del colector. Los colectores solares trmicos pueden clasificarse en dos grandes categoras: Colectores planos que no concentran la luz, donde el rea de absorcin es la misma que el are de intercepcin. Colectores que concentran luz, este poseen una superficie de captacin reflectante cncava que concentra los rayos en un rea menor, la razn entre el rea de intercepcin y la de absorcin se llama razn de concentracin (CR) por sus siglas en ingles.

Una lista de los colectores solares trmicos que se pueden encontrar actualmente en el mercado es la siguiente: Tabla 4: Tipos de Colectores Solares Trmicos

(*) CR=Concentration Ratio



SAC

FPC

ETC

Fuente: Gua de Refrigeracin Solar

Figura 8: Algunos Tipos de Colectores Solares Trmicos

Colectores Solares Trmicos Planos Los sistemas de colectores planos son diseados y dimensionados para las necesidades especficas del usuario, y pueden ser estacionarios o mviles, con o sin cubierta. El marco o carcasa ser el cuerpo del colector y que contiene los dems elementos, este los mantiene en su posicin y los protege de la intemperie, su material de fabricacin es generalmente madera, acero y aluminio, esto debido a que debe ser lo ms liviano posible, ya que ser soportado en la mayora de las veces a la cubierta de la edificacin o recinto. La cubierta es una superficie transparente a la luz del sol, pero opaca a la radiacin infrarroja lo que limita la perdida de calor por conveccin y radiacin ocurriendo de este modo el llamado efecto invernadero, el material ms utilizado para esta labor es el21Evaluacin Ambiental y Econmica de la tecnologa de Refrigeracin por Absorcin Solar en Chile


vidrio pudindose utilizar tambin vidrio templado que resulta ms seguro de manipular en las labores de instalacin, tambin pudiendo usar materiales plsticos como Mylar, Tedlar o Aclar que son trasparentes, livianos y durables como el vidrio,. Placa de absorcin: Las placas de absorcin es una estructura (tubo y aleta) de material metlico de alta conductividad trmica, utilizan un lquido como fluido de trabajo. Pueden existir diversas configuraciones, el tubo puede estar en la parte superior o posterior de la placa. Tambin puede estar unido a ella mediante soldadura o pegamento conductor especial, como bronce o simplemente adherido a la placa mediante una obstruccin practicada a la misma para ese fin. Existen tambin otros tipos de colectores planos que integran el tubo a la placa absorbedora y que no es precisamente de seccin circular. En colectores de aire, al igual que en el caso anterior, pueden existir un gran nmero de configuraciones de placas de absorcin para el calentamiento del gas. En general se pretende que dentro del colector haya una gran rea de contacto entre la placa absorbedora y el aire circulando a travs del colector, para asegurar una buena transferencia de calor. En este tipo de colectores, la placa de absorcin se coloca unos cuantos centmetros por arriba del aislante trmico, de manera que el aire fluya entre estos dos componentes. Aislante: este material se ubica por el contorno del marco y bajo la placa absorbedora, su funcin es reducir las prdidas de calor por conduccin en la envolvente del colector excepto la cubierta. Manifold de admisin y salida: son los tubos y caeras por donde entra el lquido de trabajo que se desea calentar y por donde sale hacia el acumulador o intercambiador de calor. Acumulador: estanque opcional donde se acumula el agua caliente que llega desde el o los colectores para consumo directo o como medio para calentar el agua de consumo a travs de un intercambiador de calor. Soporte: estructura que sirve de anclaje del colector para fijarlo en posicin e inclinacin adecuadas para su correcto funcionamiento a la cubierta de la edificacin o recinto. Carcasa o marco (1). Cubierta (2). Placa de Absorcin (3) (Rejilla de caeras). Aislante (4). Manifold de admisin y salida (5). Figura 9: Esquema Colector Solar Trmico1 5 2

4

3 22



Declinacin Solar y Pendiente de los Colectores. Es importante para el aprovechamiento mximo del potencial solar, manejar los conceptos de declinacin solar y pendiente de los colectores, esto debido a que como es lgico el pick de produccin de calor en un colector trmico se produce cuando se logra que los rayos del sol incidan en la superficie del colector en forma perpendicular. Es por esto que las variables que ms influyen al encontrar un ngulo de incidencia ptimo, son: la latitud de la zona de la instalacin la poca del ao debido a que el ngulo de incidencia cambia dependiendo de la traslacin de la tierra. La inclinacin recomendada estndar para la instalacin de colectores es comnmente del ngulo de latitud ms menos 10, sea: = +/- 10 = Latitud. = Declinacin (posicin angular del sol al medioda solar con respecto al plano del ecuador). = El ngulo entre la horizontal y el plano (pendiente). = Desviacin de la normal a la superficie respecto al meridiano local. w = ngulo de la hora, el medioda solar corresponde al cero, y cada hora es igual a 15 de longitud con las maanas positivas y las tardes negativas. = El ngulo de incidencia de la radiacin.

Figura 10: ngulos y sus Smbolos



La declinacin, , se puede encontrar con la ecuacin aproximada de Cooper (1969).

Donde n es el da Juliano del ao. Este ngulo se mide para un sistema de referencia en el centro de la tierra y con el eje z en el eje Norte Sur de la tierra. Debido a la inclinacin propia de la tierra (23 27), este ngulo tiene un valor igual a 23 27en el solsticio de invierno y -23 27 en el solsticio de verano (solsticios referidos al hemisferio sur) como se observa en la figura 11.

Figura 11: Declinacin Mxima del Sol Respecto al Eje de la Tierra



Refrigeracin Solar La refrigeracin solar es un nuevo concepto surgido en la reciente dcada, y que nace de la unin de las tecnologas de refrigeracin por sorcin desarrollada a gran escala, ya desde la dcada del 50 especialmente en EEUU y Japn y el calentamiento de agua a travs de colectores solares como fuente de calor para la regeneracin del desecante. Esto es posible por el desarrollo de colectores eficientes de gran capacidad de captacin con superficie selectiva y bajo coeficiente de prdida de calor, ya que las temperaturas mnimas de funcionamiento son 60 y 80 C para los desecantes y sorcin respectivamente, junto con la miniaturizacin de las maquinas refrigeradoras. Lo ideal de la tecnologa de refrigeracin solar es que la mxima produccin de radiacin solar y por lo tanto la mayor produccin de fro coincide con la poca y hora del da de mayor temperatura ambiente.Energa Solar Potencial de Refrigeracin

Energa

6:00

9:00

12:00

15:00

18:00

21:00

Fuente: Elaboracin propia

Figura 12: Energa Solar y Potencial de Refrigeracin en el DaEnerga Solar Potencial de Refrigeracin

EnergaAgo

Oct

Dic

Feb

Abr

Jun

Fuente: Elaboracin propia

Figura 13: Energa Solar y Potencial de Refrigeracin en el Ao25Evaluacin Ambiental y Econmica de la tecnologa de Refrigeracin por Absorcin Solar en Chile


Tipos de Sistemas de Refrigeracin Solar Los sistemas de sorcin refrigeran eliminando el calor sensible agregando aire fro, esto haciendo pasar el aire por un radiador con agua fra, en cambio los sistemas de desecantes eliminan el calor latente secando el aire y rehumedecindolo con agua ms fra. Los sistemas de refrigeracin se dividen en 2 grupos que se subdividen en 2 subgrupos dependiendo de la fase del sorbente: 1. Sistemas de Sorcin o ciclo cerrado, debido a que el refrigerante no entra en contacto con el ambiente: a. Maquinas de absorcin b. Maquinas de adsorcin 2. Sistemas de desecantes o de ciclo abierto ya que el refrigerante (agua) entra en contacto con el ambiente (evaporativo): a. Slidos b. Lquidos Tabla 5: Sistemas de Refrigeracin Solar SistemaCiclo Refrigerante Principio Fase Sorbente

Ciclo CerradoCiclo Cerrado de Refrigeracin Agua fra Solido Liquido

Ciclo AbiertoCiclo Abierto de Refrigeracin (evaporativo) Deshumidificacin y Refrigeracin Evaporativa Solido Liquido

RefrigeranteAbsorbente Tpico Capacidad COP Tpico Temperatura Funcionamiento Colectores

Agua - Gel de Slice 50 - 430 KW 0,5 - 0,7 60 - 90 C FPC - CPC - ETC

Agua - Bromuro de Litio Amoniaco - Agua 15 KW - 5 MW 0,6 - 0,75 80 110 C FPC - CPC - ETC

Agua - Gel de Slice Agua - Cloruro de Litio 20 KW - 350 KW 0,5 - 1 45 95 C FPC - SAC

Agua - Cloruro de Calcio, Agua - Cloruro de Litio Etapa Experimental 1 45 70 C FPC - SAC

Fuente: Gua de refrigeracin solar



Fuente: Gua de Refrigeracin Solar

Figura 14: Instalaciones de Refrigeracin Solar en Europa Aqu se presentan las plantas en operacin en edificios convencionales En toda Europa se encuentran en funcionamiento unas 97 de plantas de refrigeracin solar, en su mayora de absorcin y 120 en todo el mundo.

Fuente: Refrigeracin Solar Conceptes i Context, Daniel Gonzlez i Castellv.

Figura 15: Distribucin de Plantas de Refrigeracin segn su Tecnologa27Evaluacin Ambiental y Econmica de la tecnologa de Refrigeracin por Absorcin Solar en Chile


Fuente: Gua de Refrigeracin solar

Figura 16: Seleccin de la Tecnologa Adecuada a las Necesidades de Climatizacin



Refrigeracin por AbsorcinAbsorcin y Adsorcin Qumica En los fenmenos de sorcin un elemento se adhiere y es trasportado por otro, el compuesto adherido es llamado absorbato y el que transporta absorbente. La absorcin es la retencin y transporte de un elemento dentro de otra sustancia en toda su masa sea disuelta llamada absorcin qumica y si estos reaccionan obteniendo un nuevo compuesto se llama absorcin con reaccin qumica, la absorcin se efecta en sistemas liquido-liquido y liquido-gas. La adsorcin por su parte el absorbato se afirma en la superficie del absorbente por fuerzas moleculares o por reacciones qumicas, para formar un compuesto diferente en la superficie est en la mayora de los casos ocurre en sistemas solido-liquido y solidogas, donde magnitud ms importante ser la concentracin superficial de absorbato por unidad de superficie de absorbente que bsicamente depender de la presin la temperatura y la naturaleza de los compuestos, afinidad. Estos fenmenos son parciales y reversibles, y de esta forman se pueden encontrar la forma de separar los compuestos retenidos por absorcin y adsorcin para recuperarlos o regenerarlos. El termino adsorcin incluye la adsorcin y la absorcin, siendo la expresin general, por otro lado la variable ms importante que gobierna las fuerzas tanto de absorcin como de adsorcin ser la afinidad entre absorbente y absorbato.

Fuente: Appelo y postma, 1993

Figura 17: Diferentes Procesos de Sorcin Qumica



Maquinas de Refrigeracin por Absorcin Como vimos la absorcin depende de la afinidad de compuestos qumicos, donde el absorbente retiene en una fase ms densa al absorbato de fase menos densa, por ejemplo en los ciclos agua bromuro de litio, la solucin de bromuro de litio absorbe en fase liquida, el agua evaporada de fase gaseosa. Este concepto es la base de las maquinas de refrigeracin de ciclo de absorcin, donde se traspasa calor de un fluido de trabajo al producirse la evaporacin, y luego se absorbe el vapor, en la solucin de agua bromuro de litio que tiene gran afinidad con el vapor de agua, todos los dems componentes entre recipientes e intercambiadores de calor que conforman las maquinas de absorcin son para trasportar los fluidos y regenerar la solucin salina para completar el ciclo y el funcionamiento sea de manera continua. Los pares absorbente y absorbato ms comunes y estudiados, que se ocupan para maquinas de absorcin son agua-amoniaco y bromuro de litio- agua donde el compuesto que se evapora es el que hace el trabajo de enfriar se denomina del mismo modo refrigerante, en estos casos sern absorbentes y refrigerantes el agua y la solucin acuosa de bromuro de litio y el amoniaco y agua, respectivamente. El par amoniaco-agua se ocupa para propsitos industriales que se necesite alcanzar temperaturas por debajo del punto de congelacin (produccin de hielo, conservacin de alimentos, etc.), debido a que el amoniaco puede alcanzar temperaturas de evaporacin inferiores a 0 C. Se hace referencia al ciclo de refrigeracin por compresin mecnica debido a que los procesos tienen semejanzas y son ms conocidos que su par de absorcin. En los ciclos de refrigeracin por compresin mecnica, el trabajo de enfriar se obtiene al absorber calor del medio para la evaporacin del agente refrigerante, la evaporacin se fuerza por la baja de presin producida entre la vlvula de presin y la accin del compresor que aspira gas desde el evaporador (serpentin intercambiador de calor que se encuentra en la zona a refrigerar), luego el fluido se traslada por la accin del compresor a la zona de alta presin donde pasa a una temperatura muy superior por el efecto de la compresin, el fluido baja su energa al pasar por un segundo serpentin o intercambiador de calor, donde esta energa se pierde en parte a travs de roce y calor que escapa al ambiente no refrigerado o externo, para obtener un fluido liquido y a temperatura ambiente, que luego se evapora al pasar por la vlvula de presin completando el circuito.



Fuente: http://alan-refrigeracion.blogspot.com/2009_11_01_archive.html

Figura 18: Ciclo de Refrigeracin por Compresin En resumen se cuenta con dos procesos opuestos, donde primero el lquido de trabajo aumenta de volumen absorbiendo calor, para luego reducir su volumen cediendo calor. Estos procesos son similares en las maquinas de absorcin, en el evaporador, el refrigerante se evapora por efecto de la baja presin presente en el recipiente, tomando calor del serpentin en que fluye el liquido refrigerado sea agua o amoniaco segn el caso. El vapor producido es absorbido por el agente absorbente bromuro de litio o agua respectivamente, este proceso genera calor por lo que el recipiente llamado absorbedor se requiere enfriar a travs de agua fra desde las torres de refrigeracin, para que la solucin se mantenga a temperaturas aptas para el funcionamiento y no aumente la presin. En el absorbedor el absorbente se roca desde lo alto del recipiente para facilitar el proceso de absorcin. Luego de la absorcin del refrigerante por parte del absorbente, se bombea a otro recipiente llamado concentrador o generador, esto debido a que en l, se concentra las soluciones evaporando el refrigerante, sea se regenera el absorbente. Este proceso se lleva a cabo por la accin de calentar la solucin pobre, con lo que se consigue la evaporacin del refrigerante. Para calentar el concentrador se hace pasar agua caliente o vapor por un intercambiador de calor, este calor es la principal fuente de energa para el funcionamiento de los ciclos de absorcin.



Luego de la evaporacin de refrigerante este es conducido y condensado en un cuarto recipiente llamado condensador, esto se obtiene debido que por este se hace circular por un intercambiador de calor agua enfriada desde las torres de refrigeracin al igual que en el absorbedor. Obteniendo un liquido refrigerante a temperatura ambiente, de esta forma pasa al evaporador estando listo para tomar calor desde el agua que se quiere refrigerar completando el ciclo.

Fuente: http://www.mty.itesm.mx/etie/centros/innova/climgateway/metrogas.htm

Figura 19: Ciclo de Refrigeracin por Absorcin



Al analizar los ciclos de absorcin y compresin mecnica, veremos que el evaporador, la vlvula de expansin y el condensador se encuentran en ambos sistemas y cumplen prcticamente las mismas funciones, mientras que el compresor hace el trabajo conjunto del absorbedor, generador y bombas que trasportan los fluidos.

Fuente: http://www.ebrisa.com/portalc/ShowMedia.do?mediaId=292

Figura 20: Comparacin de los Ciclos de Refrigeracin por Compresin y por Absorcin



Fundamentos TermodinmicosEl Cambio de Fase a Presin Constante con Introduccin de Calor de Soluciones En el universo existen soluciones presentes en diferentes fases dependiendo de su naturaleza, temperatura y presin. Los cambios de fases se presentan de forma que al aumentar la temperatura a presin constante, aumenta la energa interna de la solucin y tiende a expandirse, hasta que alcanza la temperatura de ebullicin donde cambia a estado gaseoso, la Figura 22 muestra el diagrama de cambios de estado del dixido de carbono.

Fuente: Los sistemas de Absorcin y su Aplicacin en el acondicionamiento de aire

Figura 21: Diagrama de Equilibrio de las Fases del Dixido de Carbono



Sistemas que Emplean el Cambio de Fase a Presin Constante con Introduccin de Calor Los sistemas de refrigeracin deben tener fluidos de trabajo, sea refrigerantes que tengan temperaturas y presiones de saturacin bajas, esto debido a que son fciles de alcanzar de forma prctica y ser usados para extraer calor del ambiente o de otra sustancia de trabajo.

Funcionamiento de una Maquina de Simple EfectoEl refrigerante: El refrigerante en los sistemas de refrigeracin es la sustancia que al evaporarse hace el trabajo termodinmico de extraer calor del ambiente o de otra sustancia. El agua es un excelente medio para extraer calor esto debido a que es la sustancia en la naturaleza con mayor calor latente o dicho de otro modo con mayor calor especifico, esto quiere decir que se necesita ms calor para subir una unidad de masa un grado Celsius, las principales desventajas es que se congela por debajo de 0 C y produce corrosin en el metal, material en que generalmente se fabrican las maquinas y sus componentes. El absorbente: Los absorbentes ms utilizados en la actualidad son el agua, en el caso de amoniaco como refrigerante y solucin acuosa de bromuro de litio en el caso de que el refrigerante sea agua, los absorbentes son compuestos en estado liquido con gran afinidad con el refrigerante presente en estado gaseoso, los absorbentes en los ciclos de absorcin sirve como medio de trasporte y de este modo facilitan el funcionamiento cclico y continuo del proceso de absorcin. Las desventajas de los actuales pares refrigerante-absorbente, son: Necesidad de contener los gases de amoniaco y su naturaleza corrosiva, en el caso de la solucin de bromuro de litio su principal desventaja es la cristalizacin que se produce por la saturacin de la solucin al regenerarse a baja temperatura, adems de ser muy corrosivas en presencia de oxigeno, por eso es muy comn utilizar inhibidores de corrosin. En los ltimos aos se ha puesto hincapi en el estudio de ms y mejores pares refrigerantes-absorbentes probando diferentes compuestos, que optimicen los ciclos de absorcin, sea mejoren la eficiencia y salven las desventajas de los actuales pares.


Capitulo 2: Marco Terico QCND CONDENSADORVAPOR DE AGUA

7 3

QGND GENERADOR

PRESION

4

8AGUA LIQUIDA SOLUCION DEBIL VALVULA EXPANSION

INTERCAMBIADOR

DE CALOR

2

5

SOLUCION FUERTE VALVULA REDUCCION

BOMBA

9EVAPORADOR QEVP

10VAPOR DE AGUA

1

6ABSORBEDOR QCN2D

TEMPERATURA Fuente: Elaboracin Propia Segn Figuras Comunes en la Literatura

Figura 22: Diagrama de la Mquina de Absorcin LiBr de Simple Efecto

Tabla 6: Condiciones de Operacin de una Maquina de Simple Efecto

Fase 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

h J/Kg 85,2 85,2 159,3 222,5 141,0 141,0 2645,0 168,2 168,2 2503,1

m Kg/s 0,0500 0,0500 0,0500 0,0454 0,0454 0,0454 0,0046 0,0046 0,0046 0,0046

p Kpa 0,673 7,445 7,445 7,445 7,445 0,673 7,445 7,445 0,673 0,673

Fraccin Vapor 0,000 0,000 0,006 0,000 0,065 1,000

T C 32,7 32,7 63,3 89,9 53,3 44,7 77,0 42,2 1,3 1,3

Libr % 56,7 56,7 56,7 62,5 62,5 62,5 0,0 0,0 0,0 0,0

Fuente: Tecnologa Solar, M. Ibez Plana, J. R. Rosell Polo, J. I. Rosell Urrutia (Universidad de Lleida).



Clasificacin de las Mquinas de Absorcin Actualmente no existe una clasificacin de las maquinas de refrigeracin, es comn ver que los fabricantes utilizan indistintamente terminos distintos para referirse a un concepto por ejemplo lo que Cerrier y Yazaki denominan efecto, Trade y York lo llaman etapa. Es por esto que primero definiremos estos conceptos: Efecto: tiene que ver con la cantidad de generadores en la maquina, un efecto tiene relacin con que posee un generador, dos efectos dos generadores y as sucesivamente Etapa: es igual que el anterior, aunque este se condice con el numero de absorbedores.

-

Estos conceptos son los ms ocupados a la hora de clasificar las maquinas de absorcin: En funcin del nmero de efectos (o generadores) Simple efecto: mquina de absorcin con un solo generador. Doble efecto: mquina de absorcin con dos generadores. Triple efecto: mquina de absorcin con tres generadores. Efecto mitad, que presentan dos generadores y dos absorbedores, su COP es la mitad del de las mquinas de simple efecto.

En funcin del par refrigerante/absorbente utilizado por la mquina - H2O/LiBr: el refrigerante es agua y el absorbente, bromuro de litio. - NH3/H2O: el refrigerante es amonaco y el absorbente, agua. - LiNO3/H2O: el refrigerante es nitrato de litio y el absorbente, agua. - NaSCN/H2O: el refrigerante es tiocianato sdico y el absorbente, agua. En funcin del nmero de etapas (o absorbedores) - Simple etapa: mquina de absorcin con un absorbedor. - Doble etapa: mquina de absorcin con dos absorbedores. - Triple etapa: mquina de absorcin con tres absorbedores.



En funcin del sistema de condensacin Condensada por agua. Condensada por aire.

En funcin la fuente de calor que suministra la potencia calorfica a la mquina De tipo directo o llama directa De tipo indirecto: reciben el calor de una fuente residual.

Condensadas por agua y aire Las mquinas condensadas por agua, son las que utilizan agua por lo general desde una torre de refrigeracin para enfriar el absorbedor y el condensador, para condensar y licuar los fluidos de trabajo, en este caso para diluir la solucin fuerte en el absorbedor y generar agua lquida en el condensador. Las maquinas de absorcin condensadas por agua son las ms utilizadas en la actualidad, debido a que, como vimos el agua es uno de los mejores refrigerantes, por su elevado calor especifico, es por esto que se comporta de muy buena manera, sin embargo, ltimamente debido a los problemas higinicos y de mantenimiento de las torres de refrigeracin y a sus considerables dimensiones y peso, se han comenzado a desarrollar ms estudios de maquinas refrigeradas por aire que no requieren de estas.



Problemas de Cristalizacin de los Sistemas de Refrigeracin por Absorcin de Soluciones Salinas de Bromuro de litio Las soluciones acuosas son sales diluidas en agua, la solubilidad de las distintas sales depende principalmente de la naturaleza de la sal, de la temperatura de la mezcla y de la presin. En el caso de las soluciones acuosas de bromuro de litio, esta forma una mezcla homognea, pero como todas las soluciones salinas posee un lmite mximo de miscibilidad, este lmite llamado limite de saturacin corresponde a la concentracin mxima de soluto que acepta la solucin, en el caso del bromuro de litio acuoso, este lmite depende considerablemente de la temperatura de la solucin y escasamente de la presin. En el caso de las mezclas de trabajo en una maquina de absorcin estas deben ser completamente solubles en los rangos de operacin, en el caso de las maquinas que operan con solucin de bromuro de litio, este al sobrepasar el lmite de solubilidad la sal comienza a formar ncleos y precipita, crendose un slido hmedo en el interior de las tuberas y componentes de estas, generalmente estas formaciones se constituyen en los sectores donde las concentraciones son altas, sobre el lmite de solubilidad, y las temperaturas comparativamente bajas, como son el intercambiador de calor de la solucin, esto puede ocasionar el atasco total de las tuberas y la detencin del funcionamiento. La solucin ms fcil para evitar la cristalizacin en el intercambiador es proporcionar agua lo suficientemente fra al absorbedor, para que aumente la absorcin de vapor de agua y baje la concentracin de la solucin. La necesidad de enfriar exhaustivamente de las maquinas de absorcin con solucin de trabajo de bromuro de litio, por la ocurrencia de cristalizacin de la solucin es una de los principales trabas para el desarrollo de las maquinas de absorcin condensadas por aire, esto debido a que las maquinas condesadas por aire operan en rangos de temperatura mayor, es por esto que los productores estas incluyen sendos instrumentos de medicin y control para evitar la cristalizacin.



Agua enfriada Aire enfriado

Lneas Diagonales representan Fraccin de Masa Constante de la Solucin de LiBr

Figura 23: Diagrama de Presin y Temperatura y limite de Cristalizacin



Uso de Torres de Refrigeracin en Ciclos de Absorcin Como hemos visto en los temas anteriores los sistemas de absorcin son intensivos en el uso de agua refrigerada esto para. 1. Controlar la temperatura del componente o recipiente donde ocurre la absorcin, sea el absorbedor, esto debido a que es un proceso exotrmico, esto es que entregan energa en forma de calor al medio, los procesos qumicos exotrmicos son afectados en su velocidad, velocidad de reaccin, por la temperatura, esto de tal forma que al superar un umbral de temperatura, baja su velocidad. En el caso de la absorcin, se considera que la temperatura no debe superar el rango de 27 a 30 C, para que el proceso sea factible. 2. Por otro lado se necesita enfriar la unidad o deposito, llamado condensador, que es donde ocurre la condensacin del refrigerante que escapa por evaporacin, en la regeneracin del absorbente, en el generador, esto para tener una fuente continua de refrigerante y no tener que agregar ms al ciclo. Es por estos dos procesos, que las maquinas de absorcin condensadas por agua, entregan agua constantemente a una temperatura relativamente alta y requieren que esa agua sea enfriada, de este modo necesita contar con un sistema que reduzca la temperatura del agua en algunos grados, entre 3 a 5 C. En la actualidad la mejor alternativa en trminos de costos para este proceso son las llamadas torres de refrigeracin, estas son de un extendido uso en procesos donde se requiere enfriar agua, esto es en centrales termoelctricas o en cientos de usos industriales desde la industria del papel a la alimentaria.



Las torres de refrigeracin funcionan circulando el agua hasta la cumbre de la torre, luego, se pulveriza y cae en forma de lluvia al interior, donde se consensa y canaliza nuevamente, en el transcurso de la cada pierde calor a travs de evaporacin y conveccin, estas se clasifican dependiendo del criterio: Con respecto al tiro del aire en la torre existen tres tipos de torres de refrigeracin: Tiro natural, que utiliza una chimenea alta. Tiro inducido, en el que el ventilador se coloca en la parte superior de la torre (impulsan el aire creando un pequeo vaco en el interior de la torre). Tiro mecnico (o tiro forzado), que utiliza la potencia de motores de ventilacin para impulsar el aire a la torre (colocndose en la base). En nuestro caso la mayor parte de las torres implementadas en proyectos de refrigeracin por absorcin son las torres hmedas de tiro inducido como la que se muestra a continuacin.

Fuente: http://www.hd.ind.br/

Figura 24: Torre de refrigeracin Hmeda Inducida



Absorcin Solar Existe un gran desarrollo que estn experimentando las mquinas de absorcin funcionando con energa solar y su importancia de cara al futuro, el uso de este tipo de energa como fuente de energa primaria para abastecer equipos de aire acondicionado, es previsible que adopte a mediano plazo un papel destacado, ya que emplea energa limpia e inagotable, con un impacto ambiental mnimo. Al presente, los sistemas de aire acondicionado que funcionan con maquinas de absorcin que ocupan como fuente de calor la energa solar, es escaso, incluidas zonas donde existen condiciones inmejorables para su utilizacin. Los principales factores para esto es la elevada inversin inicial, debida a los mayores costos de las enfriadoras y los sistemas complementarios como son los colectores y las torres de refrigeracin, pero adems se suma a esto la limitada experiencia y conocimientos profundos del tema, falta de numero critico de expertos. Por el momento, no existe un sistema competitivo econmicamente, que pueda tener una amplia presencia en el mercado, a pesar de la fuerte demanda existente (Ziegler, 2002), pero esto est cambiando con proyectos pblicos y privados, sobre todo en Europa que cuenta con varios proyectos y programas. Se simulo tericamente el comportamiento de una instalacin de fro solar en Madrid (Izquierdo, 1994), sus conclusiones sealaban que, para das claros y con temperaturas de hasta 32 C, la instalacin es capaz de cubrir el 100% de la demanda. Sin embargo, para das muy calurosos de verano, la cobertura se reduce a menos del 50%. Adems, en das nublados, la instalacin de fro solar no es capaz de cubrir la demanda, por lo que se hace necesaria el empleo de una instalacin auxiliar. Tambin se publico los resultados experimentales de una instalacin de fro solar, con una mquina de absorcin Yazaki de 35 KW (Syed 2005). Entre sus conclusiones apuntan que esta tecnologa funciona mejor en climas secos y clidos, con grandes variaciones en la temperatura de bulbo seco y humedad relativa. Las enfriadoras de absorcin condensadas por aire se han probado en condiciones normales, funcionando en esas condiciones adecuadamente, estas enfriadoras comienzan funcionar peligrosamente cerca del lmite de cristalizacin cuando las temperaturas ambientes sobrepasan los 40 C, en cambio las enfriadoras de doble efecto, pueden funcionar en temperaturas ambiente sobre 50 C, pero necesitan temperaturas de agua caliente como fuente de energa por sobre los 190 C, por lo que tiene que funcionar con colectores mas complejos y caros como son los colectores parablicos que permiten obtener estas temperaturas. Se estudia por otro lado maquinas de absorcin que funcionan en forma hibrida con energa solar y gas a llama directa, con este tipo de sistemas, se precalienta el agua a43Evaluacin Ambiental y Econmica de la tecnologa de Refrigeracin por Absorcin Solar en Chile


travs de colectores y se termina de alcanzar la temperatura de funcionamiento a travs de quemadores de gas, de este modo se alcanza la temperatura optima, para una eficiencia relativa, y se ahorra en combustible. Realizaron un estudio sobre las mquinas de absorcin de simple y doble etapa de LiBr/agua accionadas mediante energa solar de baja temperatura (Izquierdo 2004), sus conclusiones eran positivas para las de doble etapa, pero no as para las de simple etapa, donde el peligro de cristalizacin en su funcionamiento se haca patente. Por otro lado se han desarrollado prototipos de enfriadoras de efecto mitad, condensadas por aire, que tienen como fuente de calor energa solar, que pueden llegar a ser una alternativa, aunque se concentran en alcanzar una eficiencia adecuada.

Colector Solar Torre Refrigeracin Estanque Almacenamiento Enfriadora Absorcin Unidades Fan Coil

Fuente: Yasaki Water Chiller

Figura 25: Esquema Completo y Componentes de una Instalacin de Refrigeracin Solar por Absorcin


Capitulo 3: Desarrollo


Viabilidad Energtica, Econmica y Ambiental de los Sistemas de Climatizacin por Absorcin en ChileComo los individuos, los consumidores cambian su demanda de confort a medida que aumenta el nivel de vida de los pases y sus habitantes, al analizar la pirmide de necesidades humanas de malow, se muestra que luego de satisfacer las necesidades bsicas biolgicas, los individuos van en busca de suplir sus carencias en seguridad y confort, en los pases es similar, en el sentido que sus habitantes se concentraran en satisfacer su necesidad de bienestar y comodidad, esto en especial en el hogar, es por esto que una vez cubiertas las carencias bsicas de la vivienda y al aumentar el desarrollo de un pas, las familias comienzan a buscar alcanzar en estas un bienestar y confort mayor, aqu se concentran en los sistemas de acondicionamiento interior, diseo, etc.

Raelizacin Personal Necesidades Sociales Seguridad y Confort Necesidades Basicas

De la pirmide se comprende que luego de satisfechas las necesidades de seguridad y confort de los individuos, estos intentaran alcanzar la iteracin y aceptacin social, lo que los har pensar en el bien comn, el altruismo y la empata, lo que en la actualidad, se traduce en el bienestar general de la sociedad, la paz y el cuidado de la naturaleza. En Chile en tanto estamos en un punto en nuestra historia, donde estamos en el umbral de alcanzar el estatus de pas desarrollado, por ingreso per cpita corregido por poder de compra, esto debido al desarrollo en apertura e intercambio comercial, desarrollo tecnolgico, crecimiento econmico y desarrollo social. La necesidad de aire acondicionado est muy arraigado en los pases desarrollados, en especial en el hemisferio norte, en EEUU es comn que todos las edificaciones, automviles, etc. cuentan con aire acondicionado, en especial en zonas clidas cercanas al ecuador, como por ejemplo Miami, California, Texas, etc. sin que las zonas ms septentrionales, cuenten con dispositivos y tengan un intenso uso en poca estival, como son Nueva York, Chicago, Washington, etc. Una realidad similar se vive en Europa Occidental, en especial en zonas mediterrneas, que cuenta con veranos calurosos, oferta de equipos y basta infraestructura.46Evaluacin Ambiental y Econmica de la tecnologa de Refrigeracin por Absorcin Solar en Chile


Latinoamrica y Chile cuentan con una demanda de climatizacin, en especial la clase acomodada y los edificios comerciales y de oficinas. En todo el mundo los sistemas ms utilizados son los de compresin mecnica (accionados por electricidad), por otra parte el aire acondicionado, es un artefacto de intenso consumo energtico, su uso es mayormente durante la temporada estival y en oficinas puede constituir entre un 30% y 60% del consumo energtico total, a esto se agrega que la demanda de estos equipos en Chile ha tenido un importante crecimiento en los ltimos aos: entre 1997 y 2007 se han importado ms de 240 mil equipos, todos estos aparatos juntos, consumen por hora 240 MW/h, es decir, cada aparato consume cerca de 1.000 vatios en una hora de funcionamiento. Aparte de la fuerte demanda elctrica, que tiene como parte de su fuente de energa, los combustibles fsiles, los sistemas de aire acondicionado convencionales, utilizan refrigerantes que trabajan a presiones muy superiores a la atmosfrica. Por esta razn, existe el peligro de terminar fugndose a la atmosfera ser transportados, hasta la estratosfera donde la radiacin ultravioleta rompe los enlaces de cloro desencadenndose la destruccin de la molcula de ozono. Adems, son opacos a la radiacin infrarroja emitida por la Tierra, provocando el efecto invernadero. Si embargo gracias a medidas como el Protocolo de Montreal y la nueva Reglamentacin Internacional, los refrigerantes mas peligrosos se estn sustituyendo por otros de comprobado menor peligro. Los sistemas de ciclos de absorcin tienen como fluido refrigerante, sustancias naturales que se encuentran comnmente y no son dainos, ni contaminantes, no producen efecto destructor de ozono o efecto invernadero. Este trabajo busca la comparacin de los sistemas de compresin comn y los de ciclo de absorcin, tanto en el mbito medio ambiental como econmico, para contribuir con el desarrollo de estas tecnologas en bsqueda de confort interior de viviendas y edificaciones sustentables y amigables con el medio ambiente. Uno de los conceptos ms importantes en el estudio de los sistemas eficientes de refrigeracin es el llamado COP, Coeficiente de Performance, o coeficiente de eficiencia, esto es un indicador para la comparacin de los distintos sistemas y equipos, este nmero es la razn entre la energa aportada (Ea) sea electricidad, energa mecnica o calor, etc. y la energa entregada (Ee) en forma de frio por el equipo. COP = Ee/Ea, donde 0 COP 1. Los equipos con COP =1 sern equipos ideales donde toda la energa aportada se convertir ntegramente en energa frigorfica, sin perdidas y sin entropa, por otro lado un equipo con COP = 0, no ser para nada un sistema de refrigeracin.47Evaluacin Ambiental y Econmica de la tecnologa de Refrigeracin por Absorcin Solar en Chile


Los equipos de refrigeracin convencional por compresin presentan COP variables, segn su sistema, capacidad, fabricante, etc. pero sus promedios son del rango de 3 a 4 KWh de frio por KWh de electricidad consumida, en los ltimos aos se a puesto un esfuerzo adicional en la fabricacin de equipos de alta eficiencia que puden llegar a valores de 5 a 6 KWhf/KWhe. Por otro lado las enfriadoras de absorcin tienen COPs muy inferiores y dependen del tipo de equipo, las enfriadoras de simple efecto puede alcanzar un COP de 0,5 a 0,7, las de doble efecto hasta 1, esto depende de varios factores entre los que se cuentan, limite de cristalizacin, temperatura de la fuente de calor, capacidad de enfriamiento y condensacin e incluso a la temperatura ambiental. La gran diferencia en cuanto a la eficiencia relativa, es una de las principales desventajas de los sistemas de absorcin, es por esto que solo alcanzan cierta competitividad cuando tienen una fuente de calor residual o a travs de colectores solares trmicos, debido a que consumen alrededor del 15% de la electricidad de un equipo de compresin. Tabla 7: Refrigerantes ms Utilizados en Absorcin

Fuente: Refrigeracin por absorcin. Inters energtico e impacto ambiental

Impacto Ambiental Los impactos ambientales ms importantes, producidos por los sistemas frigorficos utilizados en climatizacin, son la destruccin del ozono atmosfrico y el incremento del efecto invernadero.



Potencial Destructor del Ozono (ODP) El Potencial destructor de Ozono u ODP, por sus siglas en ingles, es la capacidad de destructora de molculas de ozono de un refrigerante, este se valora a travs de un indicador, adimencional, relativo y propio de cada refrigerante, llamado Potencial Destructor de Ozono, sea que el indicador de un refrigerante ser en relacin al indicador de otro, por lo general el ms peligroso y agresivo, en el caso de la tabla 8 que muestra el potencial de varios refrigerantes, en relacin con el CFC11. El adelgazamiento constante de la capa de ozono, que cumple con la proteccin de la superficie de la tierra, de la llegada masiva de radiacin ultravioleta, muy daina para las clulas y molculas orgnicas, es causado por los compuestos clorofluorocarbonos o CFC, estos compuestos son sintetizados y usados en la industria de la refrigeracin, debido a sus propiedades termodinmicas. En la dcada de los 80 a nivel mundial se conoci las consecuencias del uso indiscriminado y poco cuidadoso de estos compuestos, y se realizo una cruzada, para remplazar los refrigerantes mas peligrosos y agresivos entre los que se cuenta los CFC 11 y 12, las intensas investigaciones dieron vida a refrigerantes mas amigables con la capa de ozono como son los hidroclorofluorocarburos, esta nueva generacin de refrigerantes permiti en los ltimos 30 aos, una disminucin importante del agujero de la capa de ozono adems de su mejora en espesor y densidad, esta cruzada a nivel mundial da muestra de que la humanidad tiene la capacidad plena de cambiar las cons

tesis final 2

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