Refrigeració per absorció

Esquema d'un cicle de refrigeració per absorció d'efecte simple.

El sistema de refrigeració per absorció és un mig de producció de fret que, de la mateixa manera que en la refrigeració per compressió, aprofita que les substàncias absorbixen calor en canviar d'estat, de líquit a gaseós. Aixina com en el sistema de compressió el cicle es fa per mig d'un compressor, en el cas de l'absorció, el cicle es basa físicament en la capacitat que tenen algunes substàncies, com el bromur de liti, d'absorbir una atra substància, tal com l'aigua, en fase de vapor. Una atra possibilitat és amprar l'aigua com a substància absorbent (dissolvent) i amoniaco com a substància absorbida (solut).

La tècnica va nàixer en 1859, quan Ferdinand Carré va conseguir fabricar gèl en la primera màquina d'absorció de cicle amoniaco-aigua.

Funcionament

El parell de decorreguts de treball normalment amprats és l'aigua-bromur de liti, degut a que permeten obtindre una major eficiència. S'ampra el bromur de liti perque té gran capacitat d'absorbir aigua i perque pot deshidratarse per mig de la calor.

El funcionament del cicle de refrigeració per absorció és el següent. l'aigua (refrigerante), que es mou per un circuit a baixa pressió, s'evapora en un bescanviador de calor, cridat evaporador. L'evaporament necessita calor, que s'obté d'un bescanviador en el que es refrigera un decorregut secundari (normalment, també aigua), que es du per una ret de canonades a gelar els ambients o cambres que interesse. Despuix del evaporador, el bromur de liti absorbix el vapor d'aigua en el absorbidor, produint una dissolució diluïda o dèbil de bromur en aigua. Esta solució passa al generador, a on se separen dissolvent i solut per mig de calor procedent d'una font externa; l'aigua va al condensador, que és un atre bescanviador a on cedix la major part de la calor rebuda en el generador, i des d'allí passa de nou al evaporador, a través de la vàlvula d'expansió; el bromur, ara com a dissolució concentrada en aigua, torna al absorbidor per a tancar el cicle. En definitiva, en l'absorbidor es desprén calor en absorbir-se el gas, mentres que en el generador s'absorbix calor en desprendre's el gas.

Encara que no apareix en la figura, també se sol utilisar un bescanviador de calor, posant en contacte, sense mescla, els conductes absorbidor-generador i generador-absorbidor, per a precalentar la dissolució d'aigua-bromur de liti, abans de passar al calfador (generador), mentres que, a la seua volta, la dissolució concentrada de bromur de liti es gela quan va cap al absorbidor, ya que l'absorció es realisa millor a baixa temperatura. De fet, en l'absorbidor deu haver un bescanviador per a gelar-ho en la torre de refredat.

De la mateixa manera que en el cicle de refrigeració per compressió, el sistema requerix una torre de refredat per a dissipar la calor excedent (suma de l'aportat per la font externa i l'extret dels locals o espais refrigerats). El decorregut caloportador que va a la torre circula successivament per dos bescanviadors situats en el absorbidor i en el condensador.

Com es pot vore en l'esquema, els únics elements mecànics existents en el cicle són una bomba que du la dissolució concentrada al generador i una atra, no representada, per a dur el caloportador a la torre de refredat.

El cicle amoniaco-aigua és semblant, llevat que en este cas el refrigerante és l'amoniaco i l'absorbent és l'aigua. S'utilisa, encara que té menor eficiència energètica, perque té la ventaja de poder alcançar temperatures inferiors a 0 °C, és dir, en aparats per a congelar, com a frigorífics.

Ventages i inconvenients

El rendiment, medit pel COP (coefficient of performance, en la normativa espanyola, pel CoDeRE, Coeficient De Rendiment Energètic), és menor que en el método per compressió (entre 0,8 i 1,2 front a 3 i 5,5). Si be, és cert que el COP obtingut per mig de compressió té en conte l'energia elèctrica invertida en el compressor, que no és energia primària en sí. En canvi, en un sistema d'absorció l'energia utilisada per al càlcul de el COP és la calor aportada al generador, que sí és una energia primària evaluable. Per tant no es poden comparar el COP de compressió i d'absorció (és millor i més útil comparar-los a través del segon principi de la termodinàmica, per a valorar la calitat de l'energia utilisada).

Un eixemple d'esta situació podria ser una instalació de refrigeració (climatisació d'estiu) solar: si s'utilisaren plaques fotovoltaiques, només es podria utilisar un 15-20% d'electricitat en comparació a uns panels solars tèrmics que podrien aprofitar fins al 90% de l'energia solar rebuda, i a un preu d'instalació molt més reduït.

El conjunt complet panels solars-absorció tindria un COP d'entre 0,72 i 1,08 i el de compressió entre 0,54 (18% panels i COP de 3, molt habitual) i 1,1 (20% panels i COP de 5,5)

Si s'utilisa l'energia elèctrica de la ret, per al sistema de compressió, quan esta aplega a la pren de corrent ho fa en un rendiment inferior al 25% sobre l'energia primària utilisada para generar-la, lo que reduïx molt les diferències de rendiment (0,8 front a 1,37). A pesar d'això, en certs casos, quan l'energia prové d'una font de calor econòmica, inclús residual o un subproducte destinat a rebujar-se, compensa àmpliament utilisar un sistema d'absorció. És el cas d'utilisar el sistema en un cicle de trigeneración: es produïx electricitat en un sistema tèrmic i la calor residual (al voltant d'un 50% de l'energia primària empleada) s'usa per al sistema de refrigeració.

A la calor aportada al procés de refrigeració se li suma la calor sostreta de la zona gelada. En lo que la calor aplicada pot reutilisar-se. No obstant, la calor residual es troba a una temperatura més baixa (a pesar de que la cantitat de calor siga major), en lo que les seues aplicacions són escasses.

Els aparats generadors per absorció són més voluminosos i requerixen immovilitat (lo que no permet la seua utilisació en automòvilés, lo que seria molt convenient com a aforro d'energia posat que el motor té grans excedents d'energia tèrmica, dissipada en el radiador).

Unes atres de les formes d'aprofitament, és a través de la cogeneración (en este cas, millor dit, trigeneración), és dir, l'aprofitament de la calor residual de les centrals termoelèctriques, és dir, d'una energia gratuïta.