Propiedades del amoniaco como refrigerante

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Propiedades del amoniaco como refrigerante 

 

En varios artículos venimos hablando de las últimas tecnologías en refrigeración (ver "Controles de refrigeración PlantVisorPRO", "Refrigeración, seguridad y calidad de los alimentos", "Sobre las últimas tecnologías en compresores industriales y su eficiencia", "Enfriamiento por absorción utilizando biomasa como combustible", "Sobre las últimas tecnologías de licuefacción del gas natural", "La carrera por el desarrollo de sistemas de frío industrial ultra-eficientes"), y también lo hemos hecho del amoniaco como una de las tecnologías que pese a ser convencional están actualmente en auge ("Ventajas en costes y eficiencia energética del amoniaco como refrigerante" ). En este nuevo artículo volvemos al amoniaco pero en esta ocasión vamos a centrarnos en las propiedades de este agente químico como refrigerante.

El crecimiento del amoniaco está aumentando a nivel global, pues las restricciones ambientales a los refrigerantes clorados o fluroclorados han hecho emerger al amoniaco como un refrigerante que no contribuye a la disminución de la capa de ozono ni al calentamiento global. El amoniaco es un refrigerante eficiente usado en la preservación y procesado de alimentos, así como muchas otras aplicaciones en refrigeración y aire acondicionado. En la industria alimentaria el uso del amoniaco está muy extendido, alcanzando aproximadamente al 90 % de las instalaciones existentes. El amoniaco tiene características deseables como refrigerante que son conocidas desde hace aproximadamente un siglo, y la más importante de todas es que la eficiencia energética del amoniaco es mayor que el resto de los refrigerantes, por lo que utilizando amoniaco se consigue disminuir el consumo energético de la instalación. También el coste del amoniaco es una ventaja atractiva ya que es mucho menor al de cualquier refrigerante sintético. En términos generales cuesta entre el 10 y el 20 % menos en instalación.

Hay que indicar que el amoniaco es corrosivo y peligroso cuando se libera a la atmósfera en grandes cantidades, por lo que exige tomar precauciones especiales. Debido a su naturaleza irritante, las personas no pueden permanecer en atmósferas que contienen amoniaco por ser peligroso para la salud. Aunque el amoniaco puede arder en altas concentraciones, su ignición es difícil y la combustión no se mantiene si se retira la fuente de ignición.

Usos comunes del amoniaco

El amoniaco es un componente químico alcalino, sin color, que se reconoce por ser la base de muchos productos de limpieza doméstica, y también se utiliza en muchas aplicaciones agrícolas, industriales y comerciales. El amoniaco está disponible en cuatro grados comerciales – fertilizante, refrigerante, federal y metalúrgico – dependiendo del nivel de pureza.

El grado del amoniaco utilizado en refrigeración tiene un 99.98 % de pureza y está libre de agua y otras impurezas (máximo 150 ppm de agua, 3 ppm de aceite, 0,2 ml/g de no condensables). El amoniaco está siempre disponible, es barato, opera a presiones comparables con otros refrigerantes, y es capaz de absorber grandes cantidades de calor cuando se evapora. El amoniaco se produce en todo el mundo en unas cantidades estimadas de 100 millones de toneladas métricas.

Las aplicaciones más comunes del amoniaco son las de uso agrícola, sector que absorbe el 80 % de la producción de amoniaco. Las más comunes son las siguientes:

• Inyecciones directas en suelo como fertilizante (hasta 150 libras anuales por acre).
• Producción de urea (material cristalino sin color que está altamente concentrado, forma parte de los fertilizantes de hidrógeno y es fuente de proteína para la alimentación del ganado).
• Defoliante del algodón previo a la cosecha.
• Agente anti-hogos en ciertas fruta.

El 20 % restante del amoniaco fabricado comercialmente se utiliza en aplicaciones industriales, tales como:

• Inyección directa en control de la reducción catalítica selectiva de los óxidos de nitrógeno en emisiones de chimeneas.
• Inyección directa de hidróxido de amoniaco en emisiones de chimeneas para neutralizar óxidos de azufre de combustibles que contienen azufre.
• Componentes de nitrógeno para la fabricación de explosivos tales como TNT y nitroglicerina.
• Refrigerantes en ciclo cerrado en muchos sistemas de refrigeración industrial.
• Agentes neutralizantes para constituyentes ácidos en plantas de tratamiento de aguas residuales.

Menos del 2 % del amoniaco producido comercialmente en el mundo se utiliza como refrigerante.

Usos del amoniaco en refrigeración

Con el incremento de las regulaciones en el uso de los refrigerantes basados en clorofluorocarbonos (CFC), hidroclorofluorocarbonos (HCFC) e hidrofluorocarbonos (HFCs), y la eliminación por fases de CFCs y HCFCs, se investigaron activamente otros refrigerantes para su uso en los sistemas de refrigeración existentes. Los refrigerantes alternativos deben tener características termodinámicas similares a los halocarbonos y ser seguros para los humanos y el medio ambiente. El amoniaco es un refrigerante alternativo tanto para sistemas de refrigeración y equipos de aire acondicionado. Puede utilizarse además tanto en equipos nuevos como en los ya existentes. Tiene un punto de vaporización bajo (-33º C), un potencial de disminución de la capa de ozono cero cuando se libera a la atmósfera y un alto calor latente de vaporización (9 veces mayor que el R-12). Adicionalmente, el amoniaco en la atmósfera no contribuye directamente al calentamiento global. Estas características dan como resultado un refrigerante de alta eficiencia energética con mínimos problemas ambientales. Con un análisis económico puro, sin cargas reguladoras y necesarias, el amoniaco encontraría aplicaciones más amplias de las que actualmente disfruta. Conforme los códigos de diseño y pateado asumiendo la seguridad del amoniaco sus aplicaciones aumentando. Las aplicaciones de sistemas de refrigeración basados en el amoniaco incluyen sistemas de almacenamiento térmico, enfriadores para aplicaciones de aire acondicionado, supermercados, etc.

La seguridad del amoniaco

El amoniaco sólo es peligroso en altos niveles de concentración. Según la NIOSH, el nivel de concentración al que puede exponerse una persona durante 30 minutos sin protección respiratoria es de 500 partes por millón. El amoniaco es un gas irritante y esto ayuda a prevenir que alguna persona pueda exponerse a concentraciones peligrosas de forma inadvertida. El umbral de olor promedio de las personas es de cinco partes por millón, muy por debajo de las concentraciones peligrosas.

Las propiedades de auto alarma que tiene el amoniaco son conocidas virtualmente por todos los ingenieros, diseñadores, técnicos y mecánicos que trabajan con sistemas de amoniaco regularmente. Así, incluso las pérdidas más pequeñas se reparan rápidamente.

Los sistemas de amoniaco modernos son sistemas completamente cerrados con controles totalmente integrados, que regulan la presión en todo el sistema. Por ello los sistemas de refrigeración son seguros, y además cumplen códigos de diseño que son efectivos, maduros, constantemente actualizados y revisados. El mayor riesgo podría provenir de una posible explosión, pero para prevenirlo estos sistemas utilizan válvulas de seguridad que evitan cualquier sobrepresión. El método preferido para aliviar estas sobre presiones es la liberación directa a la la atmósfera. El amoniaco es más ligero que el aire (el peso molecular del amoniaco es 17, mientras que el peso molecular del aire es.

Aspectos ambientales

El amoniaco permanece en la atmósfera tan solo unos días por lo que se considera un gas biodegradable. Hasta tal punto esto es así que incluso se utiliza el amoniaco para reducir peligrosas emisiones de gases de chimeneas inyectando lo directamente en los gases de salida de las turbinas de gas y calderas.

En los últimos años hay una tendencia creciente a estimular el uso de amoniaco como refrigerante, estos estímulos vienen tanto de organismos internacionales como de las políticas de algunos países avanzados como Alemania.

 

Ventajas en costes y eficiencia energética del amoniaco como refrigerante

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Ventajas en costes y eficiencia energética del amoniaco como refrigerante 

 

Hace unos días hablábamos de eficiencia energética en centrales frigoríficas (ver “La carrera por el desarrollo de sistemas de frío industrial ultra-eficientes”), una cuestión clave en el difícil mundo de la gestión energética industrial. Continuamos hablando de eficiencia energética en el sector de la refrigeración industrial y esta vez hablamos brevemente de las propiedades que en esta disciplina aporta el amoniaco. El amoniaco es tóxico para las personas y ello hizo que fuese durante años el patito feo de la refrigeración, pero en los últimos años se ha demostrado que su utilización presenta excelentes ventajas ambientales y energéticas. El amoniaco de grado refrigerante contiene un 99,98 % de agua y otras impurezas puras. Es fácilmente disponible, barato, capaz de absorber grandes cantidades de calor y luego evaporarse. La presión de operación del amoniaco es comparable con la de otros refrigerantes, pero la capacidad para absorber grandes cantidades de calor por volumen hace posible se usen tuberías y componentes más pequeños lo cual supone un ahorro importante en grandes instalaciones. Las superiores propiedades termodinámicas del refrigerante hacen que se requiera menos energía cuando se usa en grandes sistemas industriales y que las emisiones de CO2 sean menores al requerir menos energía. También el amoniaco es eficiente en costes ya que con su utilización es posible ahorrar entre un 10 y un 20 % respecto a las instalaciones con refrigerantes convencionales. Termodinámicamente hablando la eficiencia del amoniaco es un 3-10 % superior a otros refrigerantes; y como resultado usan menos electricidad que otros refrigerantes industriales. También el coste del propio producto es un factor a tener en cuenta ya que es significativamente inferior al de otros refrigerantes industriales y a la vez se requiere una cantidad de amoniaco inferior.

 

Sobre las últimas Tecnologías de licuefacción del gas natural

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Sobre las últimas Tecnologías de licuefacción del gas natural 

El proceso de licuefacción del gas natural

El gas natural puede obtenerse directamente de la tierra como un flujo de fluido que debe ser procesado antes de su uso comercial. Normalmente el gas requiere primero un pre-tratamiento para quitar o reducir el contenido de impurezas tales como dióxido de carbono, agua, sulfuro de hidrógeno, mercurio, etc. Antes de ser transportado a su punto desudo el gas debe ser licuado (GNL), y de esa forma el volumen se reduce unas 600 veces. Puesto que el gas natural es una mezcla de gases, licua en un rango de temperaturas. A presión atmosférica, el rango de temperaturas usual en el que ocurre la licuefacción ocurre entre -165 ºC y – 155 ºC. Por otra parte, ya que la temperatura crítica del gas natural está entre – 80 ºC y – 90 ºC, el gas no puede licuarse solamente por compresión, es por lo tanto necesario usar procesos de enfriamiento. La tecnología de licuefacción del gas natural está en pleno desarrollo, y son muchos los avances en los últimos años. En este artículo revisamos los más recientes, y para ello hemos estudiado las últimas veinte patentes aprobadas en Estados Unidos. Sólo las últimas veinte, porque hay más de mil patentes que tratan sobre este proceso de enfriamiento.

Los diferentes refrigerantes usados en el proceso de enfriamiento

El enfriamiento del gas natural se consigue utilizando diferentes ciclos de enfriamiento. Podemos hablar por ejemplo del uso de refrigerantes gaseosos utilizados en intercambiadores de calor como medio para enfriar el gas natural, y del el método de tres ciclos de enfriamiento en cascada. En tales cascadas, la refrigeración puede ser proporcionada por metano, etileno y propano en secuencia. Otro sistema conocido usa gases de hidrocarburos como propano, etano y metano en un único ciclo y un ciclo de refrigeración de propano separado para proporcionar enfriamiento de la mezcla de refrigerante y gas natural. El uso de hidrocarburos como refrigerantes es peligroso especialmente en ambientes confinados.

Un método alternativo es el desvelado por la US Patent 6023942, que propone el uso de dióxido de carbono como refrigerante. Este método puede utilizarse en tierra pero presenta problemas en plataformas marinas. Ya que depende de un proceso de expansión en bucle abierto como medio principal para enfriar el chorro de GNL. Los procesos de expansión como este no permiten se alcancen temperaturas lo suficientemente bajas y por ello el GNL tiene que mantenerse a muy altas presiones para mantenerlo en forma de líquido. Por motivos de seguridad y económicos estas altas presiones no son apropiadas para ambientes industriales. Un método alternativo es la utilización de procesos basados en el ciclo del nitrógeno (ver US Patent 6631626), pero tiene la desventaja significativa de una eficiencia térmica mucho más baja que en un sistema basado en hidrocarburos. Asimismo, ya que el nitrógeno tiene una baja transferencia de calor, se requiere una gran área de transferencia de calor para disipar el calor residual del proceso en un medio de enfriamiento. Hay que indicar también que en cualquier proceso de licuefacción de chorros de GNL la presencia de nitrógeno es problemática debido a la solubilidad de estos componentes en el GNL presurizado. Además, las concentraciones elevadas de nitrógeno en el ciclo de metano abierto puede incrementar los requerimientos de refrigeración y originar varios problemas operacionales. En esta patente se describen algunos métodos para la retirada del nitrógeno. La US Patent 7386996 utiliza recientemente un nuevo proceso basado en dióxido de carbono como refrigerante pero con un circuito de pre-enfriamiento proporcionado con una disposición en cascada con el circuito de enfriamiento principal. Este ciclo evita el peligro de los hidrocarburos en el circuito de refrigeración principal, a la vez que reduce sensiblemente el consumo energético. Como indicábamos anteriormente, en una disposición en cascada, el circuito de enfriamiento se lleva a cabo por una serie de ciclos de refrigeración que están típicamente en forma de sistema de bucle cerrado. La disposición es tal que el chorro de gas pasa a través de una serie de intercambiadores de calor interrelacionados que están dispuestos de forma que al menos un chorro de refrigerante pasa a través de una pluralidad de intercambiadores de calor en secuencia. La configuración es tal que el chorro de gas natural pasa a través de una serie de intercambiadores de calor que son dispuestos de tal forma que al menos un chorro de refrigerante pasa a través de una pluralidad de intercambiadores de calor en secuencia. Preferiblemente dos o más chorros de refrigeración se usan y la disposición puede ser tal que el chorro pasa a través del intercambiador de calor

Circuito para el aprovechamiento del exceso de presión para realizar un trabajo

La US Patent 20060112725 ha desvelado recientemente un proceso de licuefacción de un chorro de gas natural comprende los siguientes pasos:

(a) Proporcionar el chorro de gas natural presurizado a una primera presión y una temperatura;

(b) Enfriamiento del chorro de gas natural presurizado por intercambio de calor directo con un chorro de refrigerante frío para producir un chorro de gas natural presurizado a una segunda temperatura más fría que la primera temperatura;

(c) Expansión del chorro de gas natural presurizado enfriado en un dispositivo de expansión, donde el trabajo de expansión del dispositivo de expansión se usa para impulsar un compresor que comprime el chorro de refrigerante y presurizarlo, la expansión resultante es un chorro frío que es dirigido a la zona de licuefacción de gas natural;

(d) Enfriamiento del chorro de refrigerante presurizado para producir un chorro de refrigerante presurizado al menos parcialmente condensado.

(e) Expansión del chorro parcialmente condensado para producir el chorro empleado en (b);

(f) Licuefacción del chorro de alimentación frío en la zona de licuefacción de gas natural.

Circuito en cascada de tres etapas

La US Patent Application 20080006053 desvela un método para licuefacción de gases ricos en hidrocarburos. En este proceso el gas fluye a través de una cascada de tres etapas de refrigeración, cada etapa comprendiendo un circuito de refrigeración y un compresor, donde al menos parte del flujo de refrigerante del segundo circuito se usa para el pre-enfriamiento del gas rico en hidrocarburos en la primera etapa de refrigeración. De esta forma se equilibra la carga en cada compresor. Estandarizando las unidades de impulsión y los compresores de los tres circuitos de refrigerante, es posible maximizar la capacidad de licuefacción del proceso usando unidades de transmisión y compresores probados. Este método puede aplicarse a cascadas de refrigerantes mixtos y circuitos con pre-enfriamiento de dióxido de carbono.

Otros procesos

• La US Patent 20060137391 describe un método para mejorar el ciclo de expansión multi-etapa reduciendo la presión del GNL presurizado y enfriado a casi la presión atmosférica.
• Otra solución se describe en la US Patent 20050268649. En esta patente se desvela un proceso para conseguir la licuefacción del gas natural en conjunción con la producción de un chorro de líquido que contiene predominantemente hidrocarburos más pesados que el metano. En el proceso, el chorro de gas natural que es licuado se enfría parcialmente, se expande a una presión intermedia, y es suministrado a una columna de destilación. El producto del fondo de esta columna de destilación preferencialmente contiene la mayoría de cualquier hidrocarburo más pesado que el metano que de otra forma reduciría la pureza del gas natural licuado. El chorro de gas residual de la columna de destilación se comprime a una presión intermedia, y se enfría a baja presión para condensarlo, y luego se expande a baja presión para formar el choro de gas natural licuado.

 

 

Sobre las últimas tecnologías en compresores industriales de refrigeración y su eficiencia

 

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Sobre las últimas tecnologías en compresores industriales de refrigeración y su eficiencia

 

 

Aerzen, Cubigel, Danfoss, Hartford, Gea Grasso, TEE, Dorin, Fracold, Bitzer, Bristol, Bock, J & E Hall, Frigopol, Refcomp…La oferta de compresores para aplicaciones de refrigeración permite encontrar en cada caso el más adecuado para nuestras características de diseño. En los últimos años, los compresores de refrigeración han avanzado enormemente en rendimiento y eficiencia, en este artículo revisamos los avances de algunos de los fabricantes más relevantes del elemento del circuito de refrigeración que más energía consume, y su aplicación en el sector industrial:

• Aerzen: El estadounidense Aerzen fábrica compresores libres de aceite en varios tamaños. Los compresores originales del fabricante funcionaban según el principio de Lysholm, máquinas diseñadas con completa libertad de contaminación por aceite lubricante. Posteriormente se fabricaron otros modelos de tipo similar, pero operando bajo el principio de la inyección de aceite.
• Bitzer: El fabricante alemán diseña y fabrica compresores de pistón, tornillo, scroll y otros recipientes a presión. También refleja en su web una importante apuesta por la eficiencia energética. Como otros fabricantes Bitzer permite en su página la descarga de herramientas de apoyo para el diseño de plantas y selección de piezas. También encontraremos una rica selección de dibujos en formato 2D.
• Bristol Compressors: El fabricante habla en su web de los avances de sus compresores pero no incide especialmente en la eficiencia energética.
• Cubigel: La compañía española Cubigel fabrica también una gama de compresores de refrigeración de alta eficiencia. La serie más extendida trabaja con R134a, R404A y refrigerantes naturales R290 y R600a. Este rango muestra mejoras en el COP que van entre el 12 5 y el 25 % en comparación con rangos standard. Además, hay un compresor controlado electrónicamente, que mejora el COP en un 35 %. Los modelos de alta eficiencia de Cubigel reducen el consumo energético de aparatos de refrigeración comercial entre el 10 % y el 20 % con respecto al rango standard. La mayoría de los modelos de alta eficiencia están equipados con motores eléctricos, diseñados con un concepto de "condensador opcional", es decir, el compresor puede trabajar con o sin condensador (CSR/CSIR), que reduce el stock de compresores.
• Danfoss: El rango de compresores Danfoss va desde pequeños compresores herméticos de corriente continua para aplicaciones herméticas a grandes compresores scroll para acondicionamiento de aire o aplicaciones industriales. Algunas versiones, tales como los compresores optimizados en energía, los compresores de velocidad variable y los compresores para aplicaciones solares están disponibles. El rango cubre todos los refrigerantes comunes HFC, HCFC y CFC, así como los hidrocarburos para modelos más pequeños. La eficiencia energética es uno de los principios claves de los compresores danfoss. En los compresores scroll, por ejemplo, el fabricante afirma que el ahorro energético conseguido en los de pistón semihermético es del 5-15 % y en los de diseño Scroll del 8 %.
• Dorin: Fabricante italiano de compresores. Entre sus modelos encontramos compresores semiherméticos, compresores de CO2, compresores de tipo abierto para aplicaciones de transporte, compresores HI para aplicaciones de inversor, Compresores THI tándem para aplicaciones de inversor, compresores de tipo abierto y unidades de condensación de aire.
• Frascold: Este fabricante produce una gran gama de compresores: semiherméticos, semiherméticos con dos etapas, compresores semi-herméticos tándem, compresores semi-herméticos de tornillo gemelos compactos, compresores semi-herméticos de tornillos gemelos para separadores de aceite remotos, unidades de condensación refrigeradas por aire, unidades de condensación refrigeradas por agua, grupos, receptor/compresor, compresores de tornillo gemelos CHHO. Siguiendo la línea de otros fabricantes, Frascold apuesta también en su web por la eficiencia energética, por ejemplo en los separadores de aceite de los compresores de tornillo gemelos CXH0. También aporta el fabricante información sobre las aplicaciones de los convertidores de frecuencia variable. El objetivo de estos controles es variar la velocidad del compresor en función de las capacidades requeridas en cada momento. Puede conseguirse aumentar la eficiencia energética si el sistema funciona con menor capacidad cuando las cargas son menores.
• Gea Grasso: Este fabricante diseña y construye compresores de pistón y tornillo, enfriadoras y purgadores. Entre las novedades que incluye en su web destacamos una herramienta de cálculo del retorno de la inversión en purgadores. Los gases no condensables como el aire tienden a penetrar en el sistema de refrigeración. Estos gases tienen un impacto negativo en el rendimiento del sistema de refrigeración. Las temperaturas de descarga del compresor y del consumo de energía se incrementarán. La capacidad de enfriamiento caerá. En ambos casos el coeficiente de rendimiento del sistema de refrigeración es mucho más bajo. El fabricante produce un purgador auto limitante que evacua gases no condensables fuera del sistema de refrigeración. El sistema puede integrarse de forma muy simple tanto en plantas nuevas como en plantas existentes. La herramienta incluida en la web permite calcular el pay back de la inversión y el ahorro total (en términos de dinero) de forma gráfica basándose en la capacidad de refrigeración, enfriamiento o aplicación de congelación, ratio de no-condensables, horas de operación del compresor, costes de electricidad e inversión.
• Hartford compressors. Este fabricante diseña y fabrica compresores recíprocos para usos de refrigeración industrial y comercial. Son también compresores de rendimiento.
• J & E Hall: Otro de los fabricantes internacionales, en este caso británico. Fabrica compresores recíprocos, semiherméticos y unidades de condensación. Respecto a la eficiencia, el fabricante hace hincapié en su web en el control del compresor.
• RefComp: En sus Series 134-XS & 134-S SERIE 40-300 Hp el fabricante describe sus compresores de alta potencia. Los factores que resalta son la eficiencia, ausencia de ruido, fabricación compacta y simplificación de la instalación y mantenimiento. Medioambientalmente el fabricante promueve el uso del refrigerante R134a, uno de los más interesantes. La tecnología de tornillo realza los beneficios potenciales de R134a, en particular su alta eficiencia de compresión y límites en la temperatura de condensación. El rango consiste en 17 modelos cuyo desplazamiento y potencia del motor nominal a 50 Hz va de 118 a 1100 m³/h y de 40 a 390 CV respectivamente. Las características técnicas innovadoras y el amplio rango de modelos hace a estos compresores ideales para enfriadoras aire/agua y lo menos enciende o agua/agua y bombas de calor. El fabricante ha desarrollado un separador de aceite de diseño radial para minimizar las dimensiones totales axiales del compresor, por lo que el compresor puede instalarse en un espacio reducido. Estos compresores son de alta eficiencia. La solución de tornillos gemelos, con su movimiento relativo de rodillos prácticamente elimina las fuerzas de contacto y reducen la longitud del sellado. Los compresores disponen también de un control de la capacidad del sistema, que se realiza mediante un sistema de válvulas de láminas o by-pass. El rendimiento y la eficiencia energética del sistema pueden incrementarse aún más con el circuito del economizador, en particular para ratios de compresión altos y medios. Para optimizar la separación de aceite en el interior del compresor estos equipos se disponen de filtros de aceite de alta eficiencia, vidrio para ver los niveles, sensores de nivel de aceite opto-electrónico o mecánico. El proceso de compresión ocurre cinco veces cada rotación del motor completa (aprox. 1500 ciclos at at/min, a 50 Hz) at y garantiza un efecto pulsante uniforme en el gas de descarga. Para seleccionar compresores el fabricante facilita el software de selección de compresores LEONARDO.
• Türk Elektrik: Fabricante turco que entre otros productos desarrolla compresores de refrigeración. 40 años de experiencia en fabricación tiene su objetivo en aumentar la eficiencia energética, disminuir el ruido e impacto ambiental.

Por último, indicamos que casi todos los fabricantes analizados disponen de útiles herramientas de selección de compresores que de forma muy ajustada a las necesidades de la aplicación ayudarán a determinar la opción adecuada en cada caso

Refrigeración, seguridad y calidad de los alimentos

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Refrigeración, seguridad y calidad de los alimentos 

 

Un nuevo artículo sobre refrigeración industrial, esta vez centrándonos en la preservación de la calidad del producto refrigerado y en las consideraciones de diseño que debemos tener en cuenta en equipos de refrigeración para prevenir problemas sanitarios.
. Historia de la refrigeración

Un refrigerador es una de las piezas más importantes de los equipos de las cocinas. Estas unidades eléctricas son comunes hoy en día tanto para uso doméstico como industrial. Ya hemos olvidado que un refrigerador fue una vez poco más que una caja con un bloque de hielo usado para suministrar una fuente independiente de aire frío. En tiempos prehistóricos, el hombre encontró que su caza duraría más tiempo sí se almacenaba en una fría cueva o en la nieve. Comprendió que la temperatura fría mantendría la caza durante más tiempo. Más tarde, el hielo se guardaba en el invierno y se usaba en el verano.

La etapa intermedia en la historia de la refrigeración llegó cuando a la comida fría se le añadían químicos como nitrato de sodio o potásico al agua causando que la temperatura cayese. El enfriamiento del vino vía este método fue registrado en 1550, cuando se usó por primera vez el término refrigerar. La evolución a la refrigeración mecánica at. A la refrigeración mecánica, un compresor con refrigerante, no se llegó hasta el último cuarto del siglo XIX.

Refrigeración y seguridad alimentaria

La ciencia de la refrigeración continúa desarrollándose. El cambio más radical vino en 1996, cuando se cambiaron los refrigerantes permitidos. Los viejos refrigerantes conocidos por la mayoría de la gente como “freon”, fueron reemplazados por HFC 134a, un refrigerante menos nocivo con el ozono y un refrigerante menos nocivo pero suficientemente efectivo para mantener la comida fría.

Importancia de la refrigeración

La refrigeración ralentiza el crecimiento bacteriano. Las bacterias existen en cualquier lugar de la naturaleza. Están en el suelo, agua, aire, en los alimentos y la comida. Cuando tienen nutrientes, humedad, y temperaturas favorables, crecen rápidamente, incrementándose en número hasta tal punto que algunos tipos pueden causar enfermedades. Las bacterias crecen rápidamente en el rango de temperaturas que va de 4,5 ºC a 40 ºC. Algunas bacterias doblan su número en tan poco como 20 minutos. Consecuentemente, un refrigerador que mantenga la temperatura por debajo de 4 ºC protegerá la mayoría de las comidas.

Tipos de bacterias y alimentos refrigerados

Hay dos familias completamente diferentes de bacterias: las bacterias patógenas, un tipo que causa enfermedades transportadas por los alimentos, y bacterias spoilage, que causan el deterioro de los alimentos y desarrollan olores, sabores y texturas desagradables. Las bacterias patógenas pueden crecer rápidamente en la zona de peligro pero generalmente no afectan al sabor, olor, o apariencia de la comida. En otras palabras, uno no puede decir que un patógeno está presente. En otras palabras, la bacteria spoliage puede crecer a bajas temperaturas, tales como las del refrigerador. Eventualmente pueden causar que la comida desarrolle mal sabor u olor. La mayoría de las personas evitará comer alimentos afectados por estas bacterias, pero si lo hacen probablemente no enfermen. Se trata de un asunto más de calidad que de seguridad:

• La comida que se ha dejado largo tiempo en un mostrador puede ser peligroso comerla, pese a que pueda tener buena apariencia.
• La comida que se ha almacenado durante largo tiempo en un congelador o refrigerador puede aparentar mala calidad, pero en la mayoría de los casos nadie parecerá enfermo.

Temperaturas de refrigeración seguras

Por seguridad, es importante verificar la temperatura del refrigerador. Los refrigeradores se mantendrán a una temperatura de 4,5 ºC o inferior. Para asegurarlo debe mantenerse un termómetro en el refrigerador que controle la temperatura. Esto puede ser crítico en caso de caída de energía. Si la energía vuelve y la temperatura no ha caído de 4,5 ºC, la comida seguirá siendo segura. Si la comida se mantiene a una temperatura de más de 4,5 ºC durante más de dos horas, entonces no debe ser consumida.

Manipulación segura de comida para refrigeración

Puede colocarse comida caliente directamente en el refrigerador o puede enfriarse rápidamente en baños de agua fría o hielo antes de refrigerar el producto. Cubrir las comidas ayuda a retener la humedad y las previene de captar el olor de otras comidas.

Si la comida se mantiene en recipientes grandes como las sopas o los guisos, deben dividirse en pequeñas porciones y colocarse en contenedores pequeños antes de refrigerarse.

Colocación de la comida

La temperatura del refrigerador será de 4,5 ºC o menos, y así el almacenaje será seguro para todas las comidas. La carne cruda, aves y productos del mar deben estar sellados para no contaminar otras comidas.

 

Controles de refrigeración PlantVisorPRO

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Controles de refrigeración PlantVisorPRO

iniciamos una serie de artículos en los que hablaremos de la refrigeración ultra-eficiente. Como vimos en el primer artículo, gran parte de la eficiencia en refrigeración puede obtenerse a partir de los modernos controles automáticos, sistemas relativamente económicos y de rápida amortización. En el artículo de hoy hablaremos de la familia de controles del fabricante italiano Carel.

• Controles paramétricos de refrigeración: La serie ir33 representa la tecnología de carel dirigida al sector de la refrigeración. Las cuatro versiones básicas (12Vac, 12/24Vac/dc, 230Vac and 115/230Vac) dan un amplio rango de productos para diferentes configuraciones. Estos controladores son microprocesadores con un display LED y símbolos gráficos que asisten al usuario. Están diseñados especialmente para la gestión de las unidades de refrigeración, con características que las hacen ideales para el uso con todos los tipos de aplicaciones.

• PlantVisorPro: El sistema dispone de una interface intuitiva de fácil y navegación, con características avanzadas: bases de datos relacionales, control de acceso, protocolos XML, intercambio de datos entre aplicaciones, Modbus, conectividad TCP/IP e interface web. PlantVisorPRO es un sistema de supervisión con reconocimiento automático de instrumentos en la instalación, registros preseleccionados y alarmas. El sistema dispone de funciones de gestión de la energía, informes HACCP, gestión de alarma y conectividad remota, planificación de actividades y controles de instrumentos o grupos de instrumentos.

• Soluciones para locales destinados a la maduración: el programa de aplicación para los controladores de la serie pCO puede gestionar las funciones de temperatura y humedad en salas de maduración de queso, salchichas y salami. El software controla el compresor, el ventilador de la habitación de maduración, los calentadores eléctricos y las válvulas de agua caliente y fría. Esta aplicación también permite el control de un humidificador por contacto digital, y la apertura del amperímetro exterior. Esta aplicación, además de mostrar y controlar los valores de la temperatura y humedad, proporcionan una completa gestión de las alarmas, de los ciclos de maduración y de la entrada diaria de aire fresco, gracias a la instalación de un panel con reloj.

• Control activador universal. Este programa puede gestionar diferentes actuadores o cargas con algoritmos de control basados en lecturas de sondas de presión/temperatura. Se usa para configurar las salidas y adaptar las funciones de control al número de cargas (incluyendo diferentes capacidades). La solución puede adaptarse para gestionar baterías de combustibles.

• Plug-in series: Es un nuevo rango de controladores destinados a la operación de unidades de refrigeración ventiladas o estáticas a temperaturas normales o bajas. Este controlador permite realizar diseños adaptados a cada cliente a la vez que se mantiene sólo la estandarización de componentes y procesos de producción.

• Powersplit: Es un nuevo controlador de cofres frigoríficos basados en compresores incorporados. El sistema controla de forma continua una serie de características, tales como: eventos críticos (HACCP), la red local, la conexión de un sistema de tele-mantenimiento y supervisión telemático, la salida del relé de potencia, el bloque terminal del panel y el sensor de luz óptica.

Enfriamiento por absorción utilizando biomasa como combustible

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Enfriamiento por absorción utilizando biomasa como combustible 

 

En los lugares donde la electricidad no está disponible, mantener los alimentos refrigerados es un problema importante. Es por ello que se buscan alternativas como la utilización de energías renovables. Pero el uso de energías renovables con sistemas de refrigeración convencionales no es eficiente y suele requerir medios de almacenamiento de energía complementarios. Los motores de absorción y su uso en refrigeración es una tecnología conocida que tiene aplicaciones interesantes en este campo. Pero la utilización de hidrocarburos como combustibles también supone una desventaja especialmente en economías emergentes con gran dispersión de su población. Por este motivo, la solución tecnológica de la que hablamos hoy nos parece de interés especialmente para proyectos de desarrollo rural en lugares donde la energía es muy costosa.

Aes alternative energy solutions, acopla un enfriador con el motor de succión, hasta ahora nada nuevo, lo realmente novedoso es que esta solución utiliza residuos de biomasa como combustible. Consecuentemente, esta tecnología es útil para reducir la dependencia de los combustibles fósiles. El fabricante en su website defiende que el payback de la inversión es muy atractivo. Estos equipos pueden ser utilizados para enfriar procesos y también para propósitos de refrigeración. La tecnología aplicada al proceso es la gasificación, por lo que la flexibilidad del combustible y se maximizan y las emisiones se reducen dramáticamente.

Los equipos más pequeños que comercializa la empresa producen 300000 kcal/h, o una producción de vapor equivalente de 500 kg/h. Son equipos por lo tanto bastante grandes y aplicables a procesos industriales de tamaño medio.

El proceso de gasificación utilizado convierte materiales carbonaceos como carbón, petróleo o biomasa en carbono, monóxido de carbono, hidrógeno y dióxido de carbono. En el proceso de gasificación, el material se somete a tres procesos:

1. Pirólisis (o devolatización): en esta parte del proceso las partículas se calientan. Los volátiles se liberan y el material pierde hasta 70 por ciento de peso. El proceso es por lo tanto dependiente de las propiedades del material.
2. Combustión: Este proceso ocurre cuando los productos volátiles la reaccionan con oxígeno para formar a dióxido de carbono o monóxido de carbono, lo cual proporciona calor para las subsiguientes reacciones de gasificación. La Pirólisis y la combustión son procesos muy rápidos.
3. Gasificación: el proceso de egasificación ocurre cuando el destilado reacciona con dióxido de carbono y vapor para producir monóxido de carbono e hidrógeno. El gas resultante se denomina syngas y puede ser convertido en electricidad de forma eficiente. El proceso de en gasificación refina elementos corrosivos como cloruros y potasio.

El fabricante realiza un análisis comparativo entre el uso de este sistema y una aplicación convencional de gas natural. El coste de capital es cinco veces superior en los equipos de biomasa pero el coste de operación es que los equipos de biomasa tan sólo un tercio al respecto a los de casa natural. En conclusión, hay que tener en cuenta en este tipo de inversiones que las necesidades de capital inicial siempre van a ser bastante más elevadas que las tecnologías convencionales. Sin embargo, los beneficios del sistema se obtiene sobre todo durante el servicio del equipo, especialmente en aquellos lugares que carecen de otros suministros y a la vez disponen de biomasa ilimitada.

 

Calculando la energía necesaria para enfriar la leche

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Calculando la energía necesaria para enfriar la leche

 


Necesidades de enfriamiento de la leche

El proceso de enfriamiento de leche en las granjas consume la proporción más grande de la energía total consumida (el 30 % con datos de California). Enfriar la leche inmediatamente después de su ordeño se vital para mantener altos niveles de calidad hasta que el fluido sea consumido o usado para fabricar otros productos lácteos.

La leche cruda para pasterización debe enfriarse a 10 ºC (50 ºF) o menos, en menos de cuatro horas desde el comienzo del primer ordeño, y a 7 ºC  (45 ºF) o menos dentro de las dos horas después de finalizar el ordeño. La temperatura de la mezcla de la leche entre el primer y subsiguientes5 ºF ordeños no excede de 10 ºC (50 ºF).
.

La temperatura típica de la leche tras su ordeño es de 37 ºC (99 ºF), y si va a llevarse a un punto lejano debe enfriarse a 7 ºC (45 ºF). Para alcanzar esta temperatura debemos extraer aproximadamente 23,50 kcal por cada kg de leche. Parte de este calor puede perderse cuando la leche se transporta desde la vaca al lugar de enfriamiento.

ENFRIAMIENTO DE LA LECHE

Dos procesos son utilizados para enfriar la leche:

Expansión directa:

Es el sistema mediante el cual las placas del evaporador se incorporan a la parte inferior de un tanque de almacenamiento en contacto directo con la leche. El líquido refrigerante se expande en el interior del evaporador y enfría la leche. Se utilizan agitadores sobre las placas del evaporador para mejorar el enfriamiento. En este proceso hay límites por el área superficial refrigerada y la capacidad para quitar calor lo bastante rápido (kcal/hr) para cumplir con los altos requerimientos exigidos para el enfriamiento de la leche. La capacidad para quitar calor de la leche con rapidez (kcal/h) solamente es posible reduciendo la temperatura de la superficie del evaporador al punto donde puede ocurrir la congelación. Esto es un desafío cuando la temperatura de la leche se aproxima a 3 º C (38 ºF). La agitación de la leche durante largos periodos puede perjudicar la calidad de la leche.

El inconveniente de la expansión directa es que el sistema no puede enfriar la leche lo suficientemente rápido cuando entra en el tanque. Transcurre un tiempo hasta que el sistema puede enfriar la leche hasta los 7 ºC.Con vacas que se están ordeñando hasta 22 horas al día, este sistema de enfriamiento no puede ser utilizado.

Enfriamiento instantáneo
El enfriamiento instantáneo se realiza donde el enfriamiento de la leche se completa en el exterior del depósito de almacenamiento o silo y luego se bombea para su almacenamiento. En vez de expansión directa, para enfriar la leche se usa un intercambiador y usa un fluido de refrigeración intermedio, tal como agua fría o una mezcla de agua glicolada.


SELECCIONANDO EL SISTEMA DE ENFRIAMIENTO MÁS EFICIENTE

El ciclo de refrigeración mecánico usado en los sistemas de expansión directa es el que vemos en la siguiente figura, y cada ciclo se caracteriza por su eficiencia.

La eficiencia de un sistema de refrigeración viene dado en términos de EER (Energy Efficiency Ratio), y hay muchos factores que impactan en el EER, y que debemos tener en cuenta a la hora de seleccionar el sistema de enfriamiento de leche más conveniente.

Un factor importante a tener en cuenta es la relación entre las presiones del lado de baja y de alta presión del ciclo. EER decrecerá cuando la diferencia entre estas dos presiones se incrementa. Para maximizar el EER se necesita mantener la presión del lado de baja lo más alta que sea posible y la presión del lado de alta lo más baja posible. Todos estos factores deben ser considerados cuando se selecciona un equipo de refrigeración. Veremos posterioremente otros factores a tener en cuenta.

Esquema de un sistema de refrigeración mecánica

Compresores

El compresor de refrigeración más común usado en las granjas actuales es el recíproco, ya sea de tipo abierto, hermético o hermético accesible.

Condensadores

El gas refrigerante condensa en el condensador quitándole calor.  Hay dos tipos de condensadores, los refrigerados por aire y los refrigerados por agua. Si el condensador es una parte integral del compresor en una plataforma común, la unidad se llama unidad de condensación. Los condensadores pueden también montarse remotos al compresor.

Los condensadores refrigerados por agua operan bajo los mismos principios que los de aire, son más pequeños en tamaño y ofrecen un EER mayor que los condensadores refrigeradso por aire.

Los condensadores de tubos y carcasa enfriados por agua se usan comúnmente en las granjas.




Ejemplo de condensador refrigerado por agua

 Enfriamiento directo o indirecto

Generalmente, los sistemas de enfriamiento agua son menos eficientes que los sistemas de expansión directa. El motivo de una eficiencia más baja es la presión de succión más baja para alcanzar las temperaturas del evaporador más bajas inherentes a los sistemas de enfriamiento instantáneo y la energía requerida para mover el agua/glicol hacia el intercambiador de calor.

Intercambiadores de calor para enfriar leche

Loz intercambiadores de calor usados para enfriar leche están hechos de acero inoxidable y están diseñados para ser abiertos para limpieza. Desde hace veinte años ha estado disponible un intercambiador de calor que parcialmente enfría la leche antes de entrar en un sistema de enfriamiento de expansión directa o un enfriador instantáneo.

El uso de un intercambiador para preenfriar la leche como medida de ahorro energético es común en grandes granjas, y más recientemente el tipo de intercambiador dominante es el de placa.

ÍNDICES DE UTILIZACIÓN DE ENERGÍA EN ENFRIAMIENTO DE LECHE

El uso de energía de un sistema de enfriamiento de leche bien mantenido y sin medidas de conservación de la energía es de 1,76 - 2,65 kWh por cada 100 kg de leche fría. el enfriamiento parcial de la leche permite conseguir un ahorro de 0,44 - 0,66 por cada 100 kg de leche fría. Instalando un variador de frecuencia variable conseguiremos disminuir adicionalmente 0.44 kWh por cada 100 kg de leche fría. La reducción actual en el uso de energía será dependiente de la temperatura del agua sin enfriar, del caudal del agua y de la efectividad del variador de frecuencia para reducir el caudal de leche a través del intercambiador.

VARIADOR DE FRECUENCIA VARIABLE PARA BOMBAS DE LECHE

Como indicábamos en la primera parte de este artículo, en los equipos convencionales, el caudal de leche durante el ordeño de una bomba de leche puede variar desde cero a 25 - 50 gpm (95 - 190 l/min). En una sala de ordeño con dos bombas de leche, las bombas pueden operar un 10 - 25 % del tiempo mientras las vacas de un lado se están ordeñando. Esto significa que no hay leche fluyendo a través del intercambiador de calor un 75 - 90 % del tiempo y el caudal durante el otro 10 - 20 % del tiempo será alto. Ésta no es una forma eficiente de operar un intercambiador de calor. En el agua del pozo o el agua fría del lado glicol-agua del intercambaidor de calor el caudal necesario srá 50 - 100 gpm durante un 10 al 20 % del tiempo. Esto es difícil.

Para ayudar a aliviar este problema, puede aplicarse un variador de frecuencia variable a la bomba de leche. El concepto aquí es disminuir el caudal de leche del receptor de forma que la bomba de leche opera un mayor porcentaje del tiempo. Esto significa que el caudal de leche a través del intercambiador de calor será más lento y más continuo. Ambos factores mejoran la efectividad del intercambiador de calor.

El control del variador de frecuencia variable está compuesto normalmente por una serie de interruptores de lengüeta montados en una sonda de acero inoxidable hueca. Dependiendo de la longitud de la sonda, se posicionan dos o cuatro interruptores de lengüeta a lo largo de la sonda en localizaciones apropiadas.
Usando un código binario, la salida de frecuencia del VFD (variador de frecuencia), y así la velocidad de la bomba, pueden controlarse según que relés estén cerrados (uno) o abiertos (cero). El VFD puede programarse para proporcionar diferentes velocidades, y el objetivo es que la bomba opere a la velocidad más baja posible el mayor porcentaje de tiempo.

Pero hay que ser cuidadoso cuando se ajusta la velocidad a su nivel más bajo. Casi todas las bombas receptoras son centrífugas (el reparto varía con la altura de presión y las rpm) en oposición a las bombas de desplazamiento positivo en las que el reparto de fluido tiene una velocidad lineal y no queda afectada por la presión de descarga. En las bombas centrífugas, a cierta combinación de presión total y rpm de la bomba, el caudal para. La presión total es la suma de la presión de succión,  entre 0.4 y 0.5 bares, y la presión de descarga que incluye la altura vertical al punto de descarga o altura de la leche en un silo, la pérdida de presión en el filtro, la fricción del intercambiador de calor y la tubería. El rendimiento de la bomba va variando a diferentes velocidades del VFD. La bomba tiene unas características diferentes durante la aceleración y la ralentización.

Otra cuestión que debe considerarse es la agitación de la leche en el interior de la bomba de leche a bajas velocidades.

Veamos un ejemplo:

Cuando la bomba está operando a velocidad nominal (el impulsor está girando a unos 3450 rpm) la velocidd de reparto es de 20 gpm (galones por minuto). Para cada galón de leche transmitida el impulsor gira 172 veces. A baja velocidad el reparto es de menos de 4 gpm pero la velocidad es de 2400 rpm. Ahora el impulsor gira 600 veces por galón o más que tres veces la agitación. El impacto de esta agitación adicional no está estudiad a.

Tecnología innovadora: Geotermia en aplicaciones de frío

 

 

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Tecnología innovadora: Geotermia en aplicaciones de frío

Un nuevo artículo centrado en la descripción de tecnologías emergentes en el sector del frío, y en esta ocasión hablamos de las aplicaciones de la geotermia en climatización. .

La energía geotérmica se ha usado en refrigeración desde hace tiempo, en forma de bombas de calor geotérmicas reversibles. Las primeras instalaciones proceden de finales de los años 40, donde la bomba de calor actuaba en verano como máquina de enfriamiento y vaciaba el calor en el sistema geotérmico. La ventaja aquí es una eficiencia mucho mayor que cuando el calor se vierte en el aire atmosférico. En Canadá y USA esta tecnología es muy popular bajo el nombre de “geoexchange system”. .

A mediados de los 80, la idea de enfriamiento directo se describió en Suiza y se ensayó en Alemania. Aquí las regiones más frías en la parte superior de la corteza de la tierra (a unos 100 m de profundidad) se usan como sumidero directo, junto con unidades de fan coil, techos fríos, etc., aceptando temperaturas de enfriamiento de hasta 18 ºC. Esta tecnología puede no proporcionar dehumidificación del aire frío por lo que está restringida a ser usada en climas no demasiado húmedos, o requieren dehumidificación adicional. Actualmente, la mayoría de las bombas de calor geotérmicas en aplicaciones comerciales (oficinas, etc.) usan una de estas opciones, y también un número creciente de instalaciones en el sector residencial. .

Un nuevo uso de enfriamiento en combinación con la tecnología geotérmica ha sido demostrado en Renewable Energy House en Bruselas, donde los intercambiadores de calor del hueco taladrado para un sistema de bomba de calor geotérmica actúa como un sumidero de calor para re-enfriamiento del condensador de un sistema de enfriamiento de absorción solar. .

Existe muy buen potencial para los sistemas más grandes que pueden utilizar enfriamiento por absorción geotérmico. El calor geotérmico aquí es la energía impulsada por una enfriadora de absorción. La tecnología básica existe, sin embargo, los conceptos del sistema están todavía bajo desarrollo, y tan solo hay hasta ahora algunas plantas de demostración (en Europa por ahora). Con esta tecnología innovadora, un nuevo mercado para las aplicaciones geotérmicas puede abrirse, y los sistemas de calefacción geotérmicos pueden mejorarse y usar el calor también en verano. .

Tecnología de enfriamiento por absorción geotérmica .

El enfriamiento por absorción impulsado por la energía geotérmica puede cubrir cargas de enfriamiento; re-enfriamiento del condensador por aire o UTES. .

Las máquinas de enfriamiento por absorción son frecuentes, y utilizan el calor no necesario en verano para proporcionar frío. Esta tecnología está disponible con temperaturas de red por encima de 90 ºC. La mayoría de las máquinas de absorción requieren aproximadamente 90 ºC y más como energía de activación. .

En la mayoría de los sistemas de calentamiento geotérmico los niveles de temperatura son inferiores, en el rango de 70 – 90 ºC. Esto es debido a que las temperaturas predominantes en los acuíferos geotérmicos usados para este propósito en Francia, Alemania, Polonia, Hungría y otros. Por ello el enfriamiento por absorción geotérmica necesita o temperatura geotérmica inicial alta, o sistemas adaptados funcionando con temperaturas más bajas y con sistemas de re-enfriamiento eficientes. .

El ciclo de absorción es un proceso por el cual el efecto de refrigeración se produce a través de dos fluidos y alguna cantidad de calor de entrada, en vez de la alimentación eléctrica del más familiar ciclo de compresión de vapor. Tanto el ciclos de absorción como de compresión llevan a cabo la retirada del calor a través de la evaporación de un refrigerante a baja presión y el rechazo de calor a través de la condensación del refrigerante a una presión más alta. .

El método de crear la diferencia de presión y circulación del refrigerante es la principal diferencia entre los dos ciclos. El ciclo de compresión de vapor emplea un compresor mecánico para crear las diferencias de presión entre los dos ciclos. El ciclo de compresión de vapor emplea un compresor mecánico para crear las diferencias de presión necesarias para circular el refrigerante. En el sistema de absorción, un fluido secundario o absorbente se usa para hacer circular el refrigerante. Debido a que los requerimientos de temperatura para el ciclo caen en el rango de temperatura bajo a moderado, hay un potencial de ahorro en energía eléctrica, por lo que la temperatura de absorción parece bien interesante para las aplicaciones geotérmicas. .

Las máquinas de absorción están hoy en día comercialmente disponibles en dos configuraciones básicas. Para aplicaciones por encima de 15 ºC (principalmente aire acondicionado), el ciclo usa bromuro de líquido como absorbente y agua como refrigerante. Para aplicaciones por debajo de 15 ºC, se emplea un ciclo amoniaco/agua con amoniaco como refrigerante y agua como absorbente. .

Hay algunas restricciones de diseño para la adopción de enfriamiento por absorción geotérmica, así que es necesario evaluar los siguientes factores cuando se consideran tales aplicaciones para el acondicionamiento de espacios: .

• Temperatura del recurso: Con temperaturas del recurso inferiores a 100 ºC deben aplicarse consideraciones especiales. Si se requiere refrigeración a baja temperatura se requiere una temperatura del recurso muy alta o diseños en dos etapas.
• Requerimientos del agua caliente de la máquina de absorción comparados con los requerimientos de caudal para calentamiento de espacios: Los costes de bombeo se aplicarán a la máquina de absorción.
• Capacidad de absorción requerida: Las máquinas más grandes tienen menores costes de capital en una base €/kw.
• Carga de enfriamiento anual para acondicionamiento de espacios: Cuanto mayor sea el uso del equipo más rápido es el payback.
• Energía de bombeo del recurso geotérmico: La potencia necesaria para el bombeo puede ser aproximadamente el 50 % del consumo de la enfriadora eléctrica de alta eficiencia.

Mercado potencial

El uso de la energía geotérmica para propósitos de enfriamiento tiene unas buenas perspectivas, especialmente en las regiones más calurosas de Estados Unidos. Como la producción de energía geotérmica de baja temperatura, el enfriamiento por absorción lo térmico está restringido a las arias cuyos recursos geotérmicos son de 100º C o más. .

En Europa las oportunidades de alta entalpía están limitadas a las siguientes regiones:

• Dentro del territorio de la Unión Europea: Italia, Grecia, DOM-TOM francés, islas canarias españolas y las Azores en Portugal.
• Resto de Europa: Islandia y Turquía.

En todas estas aplicaciones con temperaturas por encima de los 100 ºC puede surgir un conflicto con la producción de energía geotérmica, ya que la misma cantidad de fluido geotérmico sólo puede ser utilizada para producir energía eléctrica o frío al mismo tiempo. No surgen conflictos en los campos geotérmicos de alta temperatura, donde la temperatura del fluido después de la conversión a energía eléctrica todavía es lo bastante alta como para hacer funcionar las enfriador de absorción. Otra opción es desarrollar enfriadores de absorción que puedan proporcionar alta eficiencia en el rango de 70-80 ºC. Este tipo de máquinas también pueden usarse muy eficientemente obteniendo el calor del sol o los residuos..

Comparada con el enfriamiento convencional e incluso con el enfriamiento con bombas de calor geotérmicas reversibles, el enfriamiento por absorción geotérmico tiene las mismas ventajas ecológicas que el enfriamiento directo desde plantas geotérmicas poco profundas. La ventaja técnica sobre la tecnología poco profunda es que con el enfriamiento por absorción, es posible la deshumidificación y pueden cubrirse cargas mucho más altas. .