REFRIGERACIÓN POR ADSORCIÓN

Presenta:José Eduardo Marín Colín

Julio César Molina

Antecedentes• En 1927, la firma Copeland y la

corporación americana Silica-Gel Corp. presentaron una máquina de refrigeración por adsorción con silicagel. Esta tecnología fue luego introducida por la firmas Safety Car Heating y Lighting Co. en el enfriamiento de vagones ferroviarios.

• En este sistema fue utilizado SO2 (dióxido de azufre) como refrigerante.

• En aquel entonces el agua fue utilizada en muy pocas ocasiones como medio refrigerante. Tal fue el caso de la firma Carrier Co., que construyó sistemas de aire acondicionado en los cuales se utilizó la combinación silicagel-agua.

• Tchernev introdujo el par de trabajo zeolita-agua en sistemas cerrados de refrigeración por adsorción. Este sistema tenía la peculiaridad de ser funcionalmente discontinuo, porque de día se utilizaban las radiaciones solares para el secado o regeneración de la zeolita y de noche se producía el deseado efecto frigorífico, condicionado por la adsorción de los vapores de agua por la zeolita.

• En 1980, Jaques Chiral desarrolló un sistema experimental donde obtuvo alentadores resultados con sistemas de adsorción y paneles de calentamiento solar

• Fue, por fin, en el año 1986 cuando se desarrolló y produjo el refrigerador por adsorción, de la firma japonesa NISHIYODO Kuchou Manufacturing Company. Desde entonces se ha utilizado y evaluado en un amplio abanico de usos en diversas áreas de Japón, Europa y América, donde existen más de un centenar de referencias.

Adsorción• El principio de adsorción consiste

básicamente en la unión de las moléculas de un gas con la superficie de un material higroscópico altamente poroso.

• El efecto físico de la adsorción se produce debido a que la presión parcial del vapor de agua en la superficie de un material higroscópico (absorbente) es menor que la del vapor de agua en el aire. Consecuentemente, este tipo de materiales son adecuados para atraer el vapor de agua del aire y retenerlo en estado líquido, sin aumentar su volumen ni variar su estructura.

• Una vez que la superficie adsorbente alcanza el punto de saturación, se debe regenerar para su posterior utilización, cerrando de este modo el ciclo. Esto se logra mediante el uso de una fuente de calor.

• El efecto de secado de estos materiales adsorbentes disminuye con el aumento de humedad en el desecante o con la correspondiente disminución de la presión parcial del vapor de agua en el aire. El incremento de la temperatura también causa la disminución del efecto de secado.

• El ciclo de refrigeración de las máquinas de adsorción se basa principalmente en dos fenómenos físicos: El material adsorbente (gel de sílice en

las máquinas comerciales) es capaz de adsorber vapor de agua.

El agua se evapora a bajas temperaturas cuando la presión ambiente también es baja (5-6 mm Hg).

Ciclo de Adsorción• El ciclo discontinuo operativo de la

máquina de adsorción dispone de un evaporador en la parte inferior, un condensador en la superior y dos cámaras separadas donde sucesivamente tiene lugar la adsorción y desorción del vapor de agua, como fluido refrigerante, sobre una materia sólida denominada silicagel, que cuenta cada una con un intercambiador de calor.

• Todo el conjunto es hermético y a presión bastante inferior a la atmosférica, por lo cual el agua es capaz de hervir a temperaturas del orden de los 3 ºC.

• El proceso es discontinuo y se divide en 6 periodos, con una duración total de 420 seg (7 min).

• Durante este tiempo una de las cámaras se halla en proceso de adsorción del vapor de agua proveniente del evaporador, para lo cual se necesita que el agua de refrigeración procedente de la torre circule por el intercambiador correspondiente. En la otra cámara el silicagel debe ser regenerado, por lo que es calentado a través de su intercambiador con agua a 90ºC, con lo cual se libera el vapor de agua en proceso de desorción, que pasa al condensador, donde el vapor de agua cambia a fase líquida, regresando por gravedad al evaporador.

Ciclo A – 370 seg (6.17 min)

Ciclo B – 30 seg (0.50 min)

• Se abre la válvula de by-pass, se igualan las presiones y temperaturas de ambas cámaras, calentándose una con el calor de la otra. Mientras tanto el agua caliente no actúa y el condensador continúa refrigerándose.

Ciclo C – 20 seg (0.33 min)

• El agua de refrigeración procedente de la torre, empieza a circular por las dos cámaras en serie, primero enfriando la cámara que ya terminó el proceso de desorción y continuando hacia la que terminó el proceso de adsorción.

• Los típicos valores COP de enfriadoras de adsorción son 0,5-0,6. Unas ventajas de estas enfriadoras están en sus bajas temperaturas generadoras, empezando desde 60°C, la ausencia del bombeo de una solución y un funcionamiento relativamente libre de ruido.

• La máquina de absorción presenta una notable mayor estabilidad de funcionamiento que la de absorción respecto de las variaciones de entrada de energía (caudal) como de temperatura de la fuente de calor.

Introducción