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casos mediante la evaporación de un fluido. La diferencia estriba en la energía necesaria para reponer el refrigerante a la fase líquida, que en el proceso de frío por compresión se realiza mediante una compresión mecánica del vapor del refrigerante aspirado del evaporador, mientras que en el de absorción se produce una compresión térmica, en el que primero se absorbe y disuelve mediante un líquido apropiado como medio de absorción. • Máquina de absorción de doble efecto

En una máquina de absorción de doble efecto ta nto el evaporador (1) como el absorbedor (2) son básicamente iguales que en la de simple efecto, pero existen dos concentradores, o generadores, uno de alta temperatura (3) calentado por el sistema térmico, y otro de baja temperatura (4) que aprovecha el calor residual del anterior generador, aumentando la eficiencia energética del conjunto.

La disolución de baja concentración acumulada en el absorbedor es enviada, parcialmente, hacia el generador de baja temperatura (4), donde hierve debido al calor transferido por el vapor refrigerante producido en el generador de alta temperatura (3). Otra parte de la disolución de baja concentración se transporta hasta el generador de alta temperatura, que recibe el calor del foco de alta temperatura, producido por la aportación solar complementada

sobre los tubos de un intercambiador de calor, a muy baja presión, por lo que el agua pulverizada se evapora entre 4ºC y 5ºC. En el absorbedor el vapor de agua resultante es absorbido por una disolución concentrada de bromuro de litio quedando licuado en el fondo del

trales que utilizan energía primaria.

La eficiencia de una máquina frigorífica es la relación entre el efecto útil y la energía empleada para obtenerlo. En este caso es la relación entre las frigorías producidas y la energía necesaria.

Considerando el rendimiento de las centrales de producción eléctrica y las pérdidas de transporte, el coeficiente de rendimiento referido a

Se denomina coeficiente de rendimiento, (Coefficient Of Perfomance), de acuerdo con la notación norteamericana, y su expresión es:

mediante una caldera de gas. El vapor de agua producido cede parte de su calor al generador de baja temperatura, que ejerce también funciones de condensador para el vapor de alta temperatura, antes de pasar al condensador (5), donde se une con el vapor de agua

Siendo:

producido por el generador de baja temperatura.

ε

coeficiente de rendimiento,

QF, W,

Energía útil Energía aportada a la máquina, kW

El refrigerante producido en los dos generadores, ya en estado líquido, es conducido hasta el evaporador, reiniciándose de esta forma el ciclo.

Por tanto los dos primeros pasos del ciclo son coincidentes con el caso anterior. En el evaporador se realiza el enfriamiento del agua del sistema de climatización del edificio, pulverizando agua líquida

7.1.1 Eficiencia de la máquina de absorción

QF  

W

Se trata de comparar el efecto útil con la energía aportada para obtenerlo.

El doble generador mejora notablemente el balance energético del sistema, ya que se envía el líquido al disipador con una temperatura media de unos 5ºC menos que en la máquina de simple efecto, temperatura que se aprovecha en el ciclo, mientras que en el otro caso se pierde en el ambiente.

recipiente, en una solución diluida.

En las bombas de calor con inversión de ciclo para invierno se distingue entre el rendimiento producción de frío (verano) y calor (invierno). Se denomina El Coeficiente de Eficacia Frigorífica (EER, Energy Efficiency Ratio ) al rendimiento energético de la bomba de calor cuando está produciendo frío, y COP se emplea para el rendimiento energético de producción de frío. Se hace esta distinción porque las condiciones de operación son distintas, pero desde el punto de vista físico es el mismo concepto.

1. Evaporador 2. Absorbedor 3. Generador de alta temperatura 4. Generador de baja temperatura 5. Condensador 6. Intercambiador de calor 7. Caldera de gas 8. Acumulación solar 9. Captadores parabólicos 10. Torre de refrigeración 11. Local climatizado

Es decir, una bomba de calor eléctrica tendrá un EER, referido a energía primaria, que oscilará entre 0,6 y 2, mientras que el de las máquinas de absorción a gas 0,57 y 1,52, de acuerdo con los valores teóricos de condiciones de ensayo. Estos análisis se refieren al consumo de energía primaria, sin embargo, los análisis de los usuarios se refieren al valor económico de la energía consumida y los periodos de amortización de los equipos. En este sentido hay que introducir una nueva variable, el de la energía gratuita que, en este caso está representada por la aportación de energía solar. Considerando la energía solar como una fracción de la energía total consumida para aumentar el efecto útil, el factor de rendimiento se multiplica por un nuevo coeficiente, si esta aportación es del 50%, el nuevo factor será 2, por ejemplo. Por este motivo las instalaciones de máquinas de absorción a gas con aportación de energía solar térmica suelen tener un Rendimiento de Explotación Anual (REA) favorable, pero deben ser analizadas caso

QF

por caso y requieren de un seguimiento y mantenimiento adecuados para optimizar sus posibilidades. Realmente lo mismo puede decirse de cualquier otro tipo de instalaciones térmicas, y el RITE así lo exige, lo que progresivamente se irá implantando ante el previsible aumen-

C

to del coste de energía.

Concretando al caso de un equipo de absorción a gas, la eficacia se mide por el cociente entre el frío obtenido y el combustible utilizado:

 

la energía primaria no supera el 40% del valor anterior, mientras que en las máquinas de absorción a gas el coeficiente de corrección por transporte es del 95%.

Expresión igual a la anterior, pero sustituyendo W por el consumo de energía primaria C.

7.1.2 Subsistema de captación

Puesto que la eficiencia no tiene unidades, tanto el numerador como el denominador de la ecuación deben tener las mismas unidades. El denominador de la ecuación ha de estar basado en el poder calorífico superior del gas. La tabla siguiente muestra el COP de los diferentes tipos de máquinas de absorción:

Tipo de máquina de absorción

COP/ EER a carga completa

Simple efecto

0,6-0,7

Doble efecto

0,9-1,2

Triple efecto

1,6

para verano para refrigerar permite también el uso de energía solar en invierno para calefactar, evitando excedentes y equilibrando el balance de estas instalaciones de energías renovables. Las máquinas de absorción necesitan una fuente de calor para realizar el flujo desde el foco caliente (edificio) hasta la disipación al exterior. Como paso intermedio hay un flujo desde un foco frío (evaporador) a uno caliente (condensador), a través del generador.

con las bombas de calor eléctricas, que oscilan entre 1,5 y 5, dependiendo del tipo de compresor eléctrico.

El foco de calor puede alimentarse con una fuente de calor convencional alimentada por combustibles. Los aparatos de gas son muy adecuaos por su capacidad de adaptarse a la demanda de manera constante con las tecnologías de modulación y la posibilidad de modi-

Sin embargo la eficiencia de la máquina de absorción se calcula sobre

ficar de forma continúa el caudal del gas que se conduce al quemador.

la energía primaria, mientras que las máquinas eléctricas lo hacen sobre la energía tomada desde la red, que ha sido producida en cen-

Pero, además, estos equipos se acoplan perfectamente con las aporta-

Estos rendimientos nominales son inferiores a los que se obtienen Figura 49. Máquina de absorción de doble efecto.

El campo de captación solar de un sistema de absorción no es diferente del destinado a cualquier otra aplicación térmica. Como concepto global, hay que reseñar que la utilización de la aportación solar

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ciones de energía gratuita de cualquier origen y, particularmente, con la energía solar térmica. El calor se envía a la máquina por medio de un fluido caloportador, normalmente agua que debe llegar en condiciones de temperatura, presión y caudal determinado por lo que el dimensionado de tuberías, bombas, etc., deben ser el adecuado. Los captadores solares térmicos suministran la energía necesaria a la máquina de absorción para funcione el generador, y se pueda bombear el calor desde el foco frío, evaporador, foco caliente del condensador. Para que la aportación energética sea efectiva es necesario alcanzar temperaturas mínimas, que dependen fundamentalmente de la pareja absorbente-refrigerante y tecnología de simple o doble efecto, utilizada por la máquina. Figura 51. Captador tipo Fresnel 

Las temperaturas necesarias para trabajar en las máquinas de simple efecto, oscilan en el margen entre 75 y 90 °C. Para lograr esas especificaciones, el captador utilizado debe de tener un buen rendimiento en esos rangos de temperatura y, por ello, se han seleccionado captadores de tubo de vacío, aunque se ha demostrado que en nuestras latitudes los captadores planos de alta eficiencia puede conseguirse estas temperaturas logrando sistemas más eficientes, robustos y económicos.

La energía solar es una fuente de energía renovable muy adecuada para acoplarse a la tecnología de refrigeración por absorción, ya que el ciclo solar se acopla, bien a la demanda de frío, puesto que el movimiento del sol coincide con el calor, y la necesidad, por tanto, de refrigeración, que puede satisfacerse a través de una radiación mayor. No hay que olvidar, de todas formas, la necesidad de una acumulación importante con depósito de inercia para estabilizarla entrega de energía a la máquina de absorción, pues el óptimo funcionamiento, se logra con regímenes lo más uniformes posibles. El adecuado diseño del conjunto de captación, acumulación y caldera proporciona un rendimiento adecuado de la instalación y unas condiciones de bienestar óptimas en el edificio.

Figura 50. Captador de tubos de vacío y plano. Catálogo de Vaillant 

Los captadores de tubo de vacío son muy adecuados para los sistemas de absorción de simple efecto. Aunque los captadores planos de alto rendimiento también pueden emplearse en zonas climáticas de alta radiación. En máquinas de absorción de doble efecto la aportación debe superar los 100ºC.Para estos casos se recurren a los captadores solares parabólicos o tipo Fresnel, aunque pueden emplearse los de tubos de vacío, complementados con un importante salto térmico proporcionado por una caldera a gas. Los captadores tipo Fresnel, particularmente, se están abriendo un hueco importante en el mercado de la edificación, por ser de menor coste que los parabólicos y de mas fácil mantenimiento-

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