UNIVERSIDAD MAYOR DE SAN SIMN FACULTAD DE CIENCIAS Y TECNOLOGIA

CARRERA DE LIC. EN INGENIERIA MECANICA

REFRIGERACION Y AIRE ACONDICIONADO

SISTEMA DE ABSORCIN LABORATORIO - INFORME

Docente: Ing. Villegas Gonzales Luis

Estudiantes:

Vega Flores Iver Marcio Fecha de presentacin:

Lunes 11 de noviembre del 2012

Cochabamba Bolivia

Sistema de absorcin

INTRODUCCION.-

La refrigeracin por absorcin es un proceso termodinmico, donde se extrae el calor de

un cuerpo o espacio (bajando as su temperatura) y llevarlo a otro lugar donde no es

importante su efecto. Se puede decir que es un medio de producir fro que, al igual que en

el sistema de refrigeracin por compresin, aprovecha que las sustancias absorben calor

al cambiar de estado lquido a gaseoso. As como en el sistema de compresin el ciclo se

hace mediante un compresor, en el caso de la absorcin, el ciclo se basa fsicamente en la

capacidad que tienen algunas sustancias, como el bromuro de litio, de absorber otra

sustancia, tal como el agua, en fase de vapor. Otra posibilidad es emplear el agua como

sustancia absorbente (disolvente) y como absorbida (soluto) amonaco.

JUSTIFICACIN.-

La prctica desarrollada en el laboratorio permite al estudiante poder comprender de una

modo dinmico los sistemas de refrigeracin sistema por absorcin-, poder apreciar los

equipos en pleno funcionamiento y/o ver detalles de su actividad.

El sistema de absorcin es un mtodo ampliamente utilizado (menor al sistema clsico de

compresin), en distintas partes de la industria actual, su caracterstica primordial de

poder usar fuentes de calor econmica, incluso residual o un subproducto destinado a

desecharse, compensa ampliamente utilizar un sistema de absorcin debido a la

constante crisis energtica por la que se atraviesa en distintos pases adems de poder

reducir los ndices de contaminacin que se generan en la produccin de la energa

elctrica.

OBJETIVOS.-

1. Explicar en detalle el sistema de absorcin visto en el laboratorio de refrigeracin y aire acondicionado

2. Calcular los parmetros fsicos para un determinado sistema de refrigeracin por absorcin.

DESARROLLO:

Sistema de absorcin.- Como su nombre lo indica los sistemas de refrigeracin por

absorcin implican la absorcin de un refrigerante por un medio de transporte. El sistema

de refrigeracin por absorcin ms utilizado es el sistema amoniaco-agua, donde el

amoniaco (NH3) sirve como refrigerante y el agua (H2O) es el medio de transporte.4

Los ciclos se basan fsicamente en la capacidad que tienen algunas sustancias, como el

bromuro de litio, de absorber otra sustancia, tal como el agua, en fase de vapor. Otra

posibilidad es emplear el agua como sustancia absorbente (disolvente) y como absorbida

(soluto) amonaco.

Ms en detalle, en el ciclo agua-bromuro de litio, el agua (refrigerante), en un circuito a

baja presin, se evapora en un intercambiador de calor, llamado evaporador, el cual enfra

un fluido secundario, que refrigerar ambientes o cmaras. Acto seguido el vapor es

absorbido por el bromuro de litio (absorbente) en el absorbedor, produciendo una

solucin concentrada. Esta solucin pasa al generador, donde se separan disolvente y

soluto por medio de calor procedente de una fuente externa; el agua va al condensador

donde cede la mayor parte del calor recibido en el generador, y desde all va al

evaporador, a travs de una vlvula de expansin; el bromuro, como solucin dbil,

vuelve al absorbedor para reiniciar el ciclo. Al igual que los sistemas de compresin que

utilizan agua en sus procesos, el sistema requiere una torre de enfriamiento para disipar el

calor sobrante.

Ventajas e inconvenientes

El rendimiento, medido por el COP (coefficient of performance), es menor que en el

mtodo por compresin (entre 0,8 y 1,2 frente a 3 y 5,5 ). Si bien es cierto que el COP

obtenido mediante compresin tiene en cuenta la energa elctrica invertida en el

compresor, que no es energa primaria en si. En cambio en un sistema de absorcin la

energa utilizada para el clculo del COP es el calor aportado al generador, que s es una

energa primaria evaluable. Por tanto no se pueden comparar el COP de compresin y de

absorcin (es mejor y ms til compararlos a travs del segundo principio de la

termodinmica, para valorar la calidad de la energa utilizada).

El conjunto completo paneles solares-absorcin tendra un COP de entre 0,72 y 1,08 y el

de compresin entre 0,54 y 1,1.

Si se utiliza la energa elctrica de la red, para el sistema de compresin, cuando sta llega

a la toma de corriente lo hace con un rendimiento inferior al 25% sobre la energa

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 energa proviene de una fuente

de calor econmica, incluso residual o un subproducto destinado a desecharse, compensa

ampliamente utilizar un sistema de absorcin.

Al calor aportado al proceso de refrigeracin se le suma el calor sustrado de la zona

enfriada. Con lo que el calor aplicado puede reutilizarse. Sin embargo, el calor residual se

encuentra a una temperatura ms baja (a pesar de que la cantidad de calor sea mayor),

con lo que sus aplicaciones pueden reducirse.

Tambin se pueden utilizar intercambiadores de placas, para precalentar la solucin de

agua-bromuro de litio, antes de pasar al calentador (separador), utilizando el bromuro de

litio ya calentado, el cual a su vez se enfra.

Los aparatos generadores por absorcin son ms voluminosos y requieren inmovilidad (lo

que no permite su utilizacin en automviles, lo que sera muy conveniente como ahorro

de energa puesto que el motor tiene grandes excedentes de energa trmica, disipada en

el radiador).

Otras de las formas de aprovechamiento, es a travs de la Cogeneracin (en este caso,

mejor dicho, Trigeneracin), es decir, el aprovechamiento del calor residual de las

centrales termoelctricas, es decir, de una energa gratuita.

Resumen de la prctica en el laboratorio:

El funcionamiento del equipo de refrigeracin por absorcin tiene las siguientes

caractersticas:

Funciona a base de agua como sustancia absorbente (disolvente) y como absorbida

(soluto) amonaco.

Contiene hidrogeno que sirve para que el amoniaco se expanda (que baje su

presin y temperatura)

Tiene como fuente de energa una garrafa de GLP de 20 kilos convencional.

La llama del equipo (la fuente de calor) esta automatizado para que el mismo

trabaje en un rango de temperatura adecuado a la necesidad

La temperatura de trabajo mxima es de -20 [C]

Sus partes ms importantes son:

Condensador.

Tubera de ventilacin.

Evaporador de baja temperatura.

Evaporador de alta temperatura.

Fusible.

Serpentn del absorbedor.

Tanque del absorbedor.

Separador de agua

Intercambiador de lquidos.

Soporte.

Bafle.

Generador.

Bomba burbujeadora.

Intercambiador de gases.

Chimenea

Rectificador.

Funcionamiento.

1. Arranque y/o encendido de llama o fuente de energa para el absorbedor.

2. El calor generado calienta la solucin rica Amoniaco, agua- (ver grafica), la misma

cambia de estado generando una solucin pobre Agua con bajo porcentaje de

amoniaco- (que es re introducida al ciclo por la tubera de retorno) y amoniaco

gaseoso de alta presin.

3. El amoniaco gaseoso a alta presin pasa por el rectificador y el separador de agua

(ya que quedan suspendidas algunas gotas de agua mesclada con el amoniaco)

llegando as al condensador.

4. Del condensador sale amoniaco lquido a alta presin mezclndose con una

solucin hidrogeno gaseoso

5. Posterior mente la mescla de hidrogeno y amoniaco bajan por los condensadores

de alta y baja temperatura, llegando as al serpentn del absorbedor (donde la

solucin pobre es reintroducida) con el objetivo de lograr el condensado del

amoniaco en el tanque del absorbedor y la reiteracin del ciclo pueda empezar

nuevamente.

Clculos

Para el clculo de la mescla de amoniaco agua usaremos el software absor donde se

puede calcular varios ciclos frigorficos.

Datos.-

No funciona con electricidad.

Normalmente se usa hidrogeno

RESULTADOS.-

Resultados.

Estados caractersticos del ciclo mejorado de NH3 Punto 1 (disolucin fuerte) Temperatura: 40.00 C Presin: 200.00 kPa Concentracin: 0.3253 kg NH3/kg de liq. Entalpa: 69.76 kJ/kg de lq. Punto 2 (vapor a la salida del generador hacia el analizador) Temperatura: 140.00 C Presin: 2000.00 kPa Concentracin: 0.8401 kg NH3/kg de vap. Entalpa: 2014.08 kJ/kg de vap. Punto 3 (disolucin dbil) Temperatura: 140.00 C Presin: 2000.00 kPa Concentracin: 0.2712 kg NH3/kg de liq. Entalpa: 533.77 kJ/kg de lq. Punto 4 (lquido a la salida del condensador) Temperatura: 49.47 C Presin: 2000.00 kPa Concentracin: 0.9960 kg NH3/kg de liq. Entalpa: 576.60 kJ/kg de lq. Punto 5 (mezcla lquido-vapor a la salida del evaporador) Temperatura: -15.00 C Presin: 200.00 kPa Concent. mezcla lq.: 0.8295 kg NH3/kg de liq. Concent. mezcla vap.: 1.0000 kg NH3/kg de vap. Entalpa mezcla vap.: 1592.03 kJ/kg de vap. Entalpa mezcla lq.: 83.83 kJ/kg de lq. Entalpa estado 5: 1556.92 kJ/kg de mez. Punto 6 (disolucin fuerte a la entrada del intercambiador) Temperatura: 40.00 C Presin: 2000.00 kPa Concentracin: 0.3253 kg NH3/kg de liq. Entalpa: 71.88 kJ/kg de lq. Punto 7 (disolucin fuerte a la salida del intercambiador) Temperatura: 104.78 C

Presin: 2000.00 kPa Concentracin: 0.3253 kg NH3/kg de liq. Entalpa: 374.76 kJ/kg de lq. Punto 8 (disolucin dbil a la entrada del absorbedor) Temperatura: 70.00 C Presin: 200.00 kPa Concentracin: 0.2712 kg NH3/kg de liq. Entalpa: 206.48 kJ/kg de lq. Punto 9 (disolucin dbil a la salida del intercambiador) Temperatura: 70.00 C Presin: 2000.00 kPa Concentracin: 0.2712 kg NH3/kg de liq. Entalpa: 206.48 kJ/kg de lq. Punto 10 (vapor a la salida del analizador) Temperatura: 120.00 C Presin: 2000.00 kPa Concentracin: 0.9251 kg NH3/kg de liq. Entalpa: 1899.87 kJ/kg de lq. Punto 11 (lquido a la salida del rectificador) Temperatura: 70.00 C Presin: 2000.00 kPa Concentracin: 0.6617 kg NH3/kg de liq. Entalpa: 346.46 kJ/kg de lq. Punto 12 (vapor a la salida del rectificador hacia el condensador) Temperatura: 70.00 C Presin: 2000.00 kPa Concentracin: 0.9960 kg NH3/kg de vap. Entalpa: 1707.13 kJ/kg de vap. Punto 13 (lquido que sale del analizador hacia el generador) Temperatura: 120.00 C Presin: 2000.00 kPa Concentracin: 0.3572 kg NH3/kg de vap. Entalpa: 446.45 kJ/kg de vap.

Resultados del ciclo mejorado de NH3 Caudal de fluido frig.: 0.00051 kg/s Caudal diso. fuerte: 0.00684 kg/s Caudal diso. dbil: 0.00633 kg/s Caudal vapor entra rec.: 0.00065 kg/s Caudal lq. sale rec.: 0.0082 kg/min Eficiencia intercamb.: 70.000 % Calor generador: 1.997 kW Calor absorbedor: 1.624 kW Calor rectificador: 0.312 kW Calor condensador: 0.577 kW Calor evaporador: 0.500 kW COP: 0.250

Calculo del rendimiento del ciclo.

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