Refrigeración por Absorción – Frío Solar

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Buenos y eficientes días.

Siguiendo con nuestro objetivo de difundir los conocimientos técnicos básicos de la tecnología que abarca el sector energético más sostenible y eficiente. Vamos a hablar hoy de un concepto que, aunque parezca innovador, lleva utilizándose más de un siglo, la refrigeración por absorción.

No existe un punto en la historia determinado para definir la invención de la refrigeración, ya que hay pruebas que datan de la Edad Media donde los antiguos romanos utilizaban el hielo de los Apeninos, y según Las mil y una noches, caravanas de camellos transportaban hielo desde el Líbano a los palacios de los califas en Damasco y Bagdad. No obstante la producción “artificial” del estado sólido del agua, tan necesario hoy día en nuestras vidas, pasa desde el control de la evaporación de éter en campanas de vacío, a la solidificación del CO2 (hielo seco), al dominio termodinámico de distintos fluidos mediante tecnologías mecánicas (permitiendo así la continuidad del proceso).

Al igual que no hay un punto concreto de creación o revolución en el concepto de refrigeración en la historia, tampoco lo hay en su creador. La historia nos presenta un amplio abanico de personajes que empeñaron el tiempo de sus vidas en este campo. Desde ingenieros e inventores, empresarios que invirtieron mucho dinero y empeño, agricultores que comprimían hielo en pozos, hasta médicos empeñados en bajar la fiebre amarilla formaron parte del proceso de ensayo y error que fueron perfeccionando el principal objetivo termodinámico de la refrigeración: mover o disipar el calor de un lugar a otro.

La refrigeración por absorción obtiene fama a nivel mundial con los grandes buques transoceánicos que transportaban alimentos, los cuales requerían altas necesidades de refrigeración.  Esta tecnología se basa en la propiedad de algunos fluidos de “absorber” el estado gaseoso de otros compuestos. De esta forma se elimina la parte mecánica más complicada de introducir en el sistema que es el compresor. En estos buques el fluido que hace esa labor de absorbedor era amoníaco, hoy día se usan otros menos contaminantes como el bromuro de litio.

Todos sabemos que si un fluido se evapora (cambia de estado) absorbe energía de su entorno en forma de calor, esto lo podemos comprobar en nuestro propio cuerpo con el sudor que cuando se evapora nos refrigera (o más rápido si nos echamos alcohol). Esta propiedad es la que define el principio termodinámico de cualquier sistema de refrigeración, no obstante la complicación de este proceso viene en que, para hacerlo útil, necesitamos que sea continuo y, por ende, cíclico. Así que necesitamos un fluido que cambie de estado y se evapore para absorber el calor del ambiente en un evaporador, ese gas debe volver a un estado líquido que se puede hacer de 2 formas, comprimiéndolo con un compresor (bombas de calor y máquinas eléctricas) o absorbiéndolo otro fluido que posea esa propiedad en un absorbedor. Esta solución de fluidos pasa al generador, donde se separan disolvente y soluto mediante calor procedente de una fuente externa; el agua va al condensador, que es otro intercambiador donde cede la mayor parte del calor recibido en el generador, y desde allí pasa de nuevo al evaporador, a través de la válvula de expansión; el bromuro de litio o amoníaco, ahora como solución concentrada en agua, vuelve al absorbedor para reiniciar el ciclo.

Ciclo_refrigeracion_por_absorcion

Ciclo Refrigeración por Absorcion

Este es el principio que rige cualquier máquina de absorción para refrigerar, queda ahora ver los rendimientos aportados y así poder evaluar su nivel de implantación.

El COP en esta tecnología no se puede comparar con los sistemas de compresión, ya que la compresión utiliza energía eléctrica que no es una energía primaria en sí, a diferencia del generador de las máquinas de absorción que sí utilizan una energía primaria (combustión, energía solar, etc..). Así, las máquinas de absorción poseen un COP de 0,8 – 1,2 y las de compresión 3 – 5,5. Es mejor y más útil compararlos a través del segundo principio de la termodinámica, para valorar la calidad de la energía utilizada.

Un ejemplo de esta situación podría ser una instalación de refrigeración solar: si se utilizasen placas fotovoltaicas sólo se podría utilizar un 15-20% de electricidad en comparación con unos paneles solares térmicos que podrían aprovechar hasta el 80% de la energía solar recibida, y a un precio de instalación mucho más reducido.

El conjunto completo paneles solares-absorción (frío solar) tendría un COP de entre 0,72 y 1,08 y el de compresión entre 0,54 (18% paneles y COP de 3, muy habitual) y 1,1 (20% paneles y COP de 5,5)

refrigeracion-solar

Rrefrigeración Solar

Si se utiliza la energía eléctrica de la red, para el sistema de compresión, cuando ésta llega a la toma de corriente lo hace con un rendimiento inferior al 25% sobre la energía primaria utilizada para generarla, lo que reduce mucho las diferencias de rendimiento (0,8 frente a 1,37). A pesar de ello en ciertos casos, cuando la energía proviene de una fuente de calor económica, incluso residual o un subproducto destinado a desecharse, compensa ampliamente utilizar un sistema de absorción.

Al calor aportado al proceso de refrigeración se le suma el calor sustraído de la zona enfriada. Con lo que el calor aplicado puede reutilizarse. Sin embargo, el calor residual se encuentra a una temperatura más baja (a pesar de que la cantidad de calor sea mayor), con lo que sus aplicaciones son escasas.

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