Estudio del ciclo de absorción de dos-etapas doble-efecto con la disolución amoniaco/nitrato de litio

Abstract

Las máquinas de absorción son equipos de refrigeración que utilizan calor a media y baja temperatura para producir frío. Su rendimiento, COP, es bastante menor al de equipos de refrigeración de compresión mecánica, pero su uso se ha enfocado a la utilización de calor residual para producir frío, o utilización de calor proveniente de energías renovables, como la energía solar térmica. Las máquinas más utilizadas al efecto del aprovechamiento de la energía solar son las de simple efecto, que son aquellas que operan a bajas temperaturas, obteniendo COPs menores a la unidad. El fluido de trabajo mayormente utilizado es el agua/bromuro de litio para la producción de frío para aire acondicionado. Si la finalidad es producción de frío bajo 0 ºC la disolución más utilizada es amoniaco/agua, puesto que en la de agua/bromuro de litio el agua es el refrigerante y ésta se congelaría a temperaturas menores a 0 ºC. Existen otras disoluciones en estudio que mejoran el COP de las máquinas de amoniaco/agua, puesto que no necesitan torre de rectificación [1]. Una de estas prometedoras disoluciones es el amoniaco/nitrato de litio, de la que existen varios estudios experimentales y una máquina en desarrollo industrial de 13 kW de capacidad frigorífica [2]. La máquina de simple efecto para la producción de frío a -10 ºC con esta disolución, requiere temperaturas a la entrada del generador de menos de 100 ºC durante todo el año, más cercanas a ese valor en verano y menores en invierno. Esta temperatura podría ser obtenida mediante colectores planos. En caso de querer utilizar tecnologías de colectores de concentración para la producción de frío a media temperatura, sería necesario utilizar una máquina de doble efecto, aumentando el rendimiento de la instalación, ya que las máquinas de doble efecto tienen un COP casi el doble que las de simple efecto [3]. En la actualidad no existen máquinas comerciales de doble efecto con la disolución propuesta y sólo han sido estudiadas algunas configuraciones en las que la presión máxima de trabajo sería muy elevada, en torno a 70 bar [4]. Por tanto, en este trabajo se estudia la viabilidad de un ciclo de dosetapas y doble-efecto con esta disolución. Permite al ciclo trabajar con las mismas presiones máximas que un ciclo de simple efecto. Se analiza si durante el trabajo de la máquina se llega a situaciones de cristalización de la disolución.