Plantas enfriadoras de absorción. Nuevo impulso a la trigeneración tras el nuevo RD de autoconsumo

El sector energético actual está marcado por diversos temas de gran transcendencia pero 3 de ellos muy significativos:

La des carbonización, el autoconsumo y la capacidad de medición dinámica de energía.

LA NUEVA ERA DE LAS PLANTAS ENFRIADORAS DE ABSORCIÓN.

El nuevo Real Decreto de autoconsumo atrajo toda la atención mediática en lo concerniente a la derogación del llamado “impuesto al sol” y en la posibilidad de autoconsumo por parte de particulares sin pagar un peaje. La aparición de este nuevo marco normativo ha incrementado la llegada de proyectos energéticos de trigeneración de ingenierías extranjeras sobre todo alemanas y de R.U. con intereses en España.

Esta nueva situación ha reactivado proyectos espejo de plantas existentes en países de origen hasta ahora parados por la incertidumbre. Especialmente llamativo es el caso alemán dónde las plantas de generación de electricidad con biomasa y frio/calor están al orden del día.

El impulso al autoconsumo y la cogeneración en todas sus modalidades está dando un nuevo empuje a la instalación de plantas de absorción.

Aunque las enfriadoras por absorción se introdujeron hace más de un siglo, vale la pena examinar qué hay de nuevo hoy en día, a la vez que se aclaran viejos conceptos erróneos. Esto se debe a que en los últimos años, la tecnología de enfriamiento por absorción ha evolucionado dramáticamente. Los enfriadores por absorción se están utilizando en todo el mundo como una solución eficiente donde se recupera el calor residual, siendo un sistema combinado de electricidad, frio, calor y energía (CHP). La capacidad de utilizar estas fuentes de energía térmica, junto con el uso del agua como refrigerante natural sin impacto en el medioambiente, hace que los enfriadores por absorción sean una opción perfectamente viable en aplicaciones comerciales e industriales, e incluso en el procesamiento de alimentos.

Eficiencia

La idea errónea principal sobre las enfriadoras por absorción es que los enfriadores de compresión mecánica con motores eléctricos son mucho más eficientes. La razón detrás de este concepto erróneo parte de que se utiliza una medida común de eficiencia, el coeficiente de rendimiento (COP), para comparar diferentes sistemas de Aire Acondicionado, Calefacción y Refrigeración.

En esta comparación, es importante tener en cuenta que los COP entre enfriadores centrífugos y de absorción se calculan de manera diferente. También es importante recordar que es el costo de operación, no la comparación académica de los valores de COP, lo que justifica el negocio.

Para investigar más a fondo la rentabilidad de un enfriador de absorción, debe considerarse cómo los COP se correlacionan con los costes de energía reales como se muestra en la Figura 1.

Esta comparación supone que tanto una planta enfriadora como una de absorción están trabajando en condiciones de diseño con sus respectivos rendimientos. Aquí está la conclusión: en ambos casos, el costo operativo del enfriador de absorción es significativamente menor a pesar de tener un COP mucho más bajo. El punto importante de este simple análisis es mostrar que, aunque los valores numéricos de COP de un enfriador de absorción son más bajos que los de los enfriadores eléctricos, no significa necesariamente que los enfriadores de absorción sean más costosos de operar. De hecho, lo contrario es cierto, cuando hay calor residual disponible.

Esto no quiere decir que los enfriadores por absorción sean ideales para cualquier aplicación.


Cada situación debe evaluarse cuidadosamente antes de tomar la decisión correcta sobre la enfriadora. Una cosa es innegociable, es que la fuente de calor residual de bajo coste debe estar disponible y ser continua. De lo contrario, no vale la pena crear la fuente de calor de conducción para impulsar un enfriador de absorción porque no sería económicamente operativo.

Según una comparación de primer precio, los enfriadores por absorción son de hecho más caros que los enfriadores centrífugos eléctricos. Sin embargo, la diferencia en el costo de capital se recupera rápidamente a través de ahorros operativos anuales. Es importante basar la elección de la enfriadora no solo en el costo inicial, sino más bien en el costo del ciclo de vida que comprende el primer coste, el costo de mantenimiento y el costo anual de energía.

Flexibilidad y versatilidad de aplicación

La tecnología de enfriamiento por absorción ha evolucionado a lo largo de los años, dando como resultado una flexibilidad mucho mayor para el despliegue en un gran número de instalaciones de enfriamiento de confort y procesos industriales, e incluso a bordo de cruceros de pasajeros. 


Los enfriadores de absorción también se han aplicado con éxito para aplicaciones de enfriamiento de aire de entrada de turbinas de gas o aplicaciones exteriores de áreas peligrosas, como en refinerías o plantas petroquímicas.

Las enfriadoras de absorción son generalmente más largas y pesadas que las enfriadoras centrífugas eléctricas de compresión mecánica.


Los enfriadores por absorción se están utilizando en todo el mundo como una solución eficiente en cualquier lugar donde haya disponible recuperación de calor residual o una fuente de calor de conducción térmica de bajo costo o simplemente electrificar sea inviable

Agua de condensación

Las enfriadoras de absorción generalmente requieren un caudal de condensación mayor en comparación con una enfriadora convencional.

Producción simultánea de agua fría y agua caliente

Una unidad de absorción también puede diseñarse para funcionar en modo simultáneo, proporcionando agua fría y agua caliente al mismo tiempo.

En este modo, la preferencia es generalmente el enfriamiento, y el agua caliente es un subproducto utilizable para los requisitos de agua caliente sanitaria (por ejemplo, en una aplicación de hotel).

Además, la tecnología de absorción se ha aplicado con éxito en modo de bomba de calor, que suministra hasta 85 °C desde la sección del condensador para aplicaciones de calefacción de distrito. La temperatura típica del evaporador de salida es 7ºC. La unidad generalmente funciona con vapor o agua alta temperatura.

Flexibilidad de la fuente

La enfriadora de absorción puede ser accionada por una combinación de unidades de energía múltiple de agua caliente o vapor más agua caliente, así como con los gases de escape directo o una combinación de gases de escape más agua caliente. Los diseños de efecto simple y doble elevación se pueden conducir ingresando temperatura del agua caliente tan baja como 55 ° C. 




Otros diseños pueden proporcionar una temperatura del fluido del evaporador de tan solo (-5ºC), que es ideal para aplicaciones de alimentos y bebidas.

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Sin mencionar la cristalización. Existen algunos mitos comunes sobre la cristalización de litio.

Nuevas tecnologías contra la cristalización.

El hecho es que los enfriadores de absorción modernos cuentan con sofisticados controles PLC para garantizar que el porcentaje de concentración de la solución de sal de Bromuro de litio en funcionamiento se mantenga alejado de la zona de cristalización.

Un método utiliza una combinación de diseño de Flujo evaporador-absorbedor de dos pasos y flujo paralelo (bromuro de litio), en lugar de un diseño de flujo en serie o flujo inverso. En este diseño de dos pasos empleado, el spray absorbente entrante la concentración es típicamente solo 58 ~ 61.5% dependiendo del tipo de unidad y la condición de diseño. Además de la baja concentración de solución (sal), la unidad funciona con la temperatura y presión más bajas en la sección del generador de la primera etapa (alta temperatura). Todos estos métodos combinados proporcionan la mejor protección contra la cristalización.

Este tipo de ciclo de concentración de baja solución (sal) no solo proporciona una protección superior contra la cristalización, sino que también garantiza menores cantidades de gases no condensables y corrosión, lo que aumenta la fiabilidad y la vida útil de la unidad.

Como tal, los enfriadores por absorción son relativamente fáciles de operar y mantener. Son un equipo estático con muy pocas piezas móviles. Otro factor importante es el mantenimiento del vacío; Los enfriadores de absorción modernos están equipados con un sistema de purga automático para mantener el vacío. La muestra de bromuro de litio debe analizarse una o dos veces al año, dependiendo de las horas anuales de operación, para determinar la cantidad de cobertura del inhibidor de corrosión. Una buena comprensión del ciclo es importante para una operación y mantenimiento exitosos de acuerdo con la guía del fabricante. 
Ejemplo de trigeneración para piscifactoría con motor MAN de gas natural y aprovechamiento de gases de escape.
Artículo de Roberto Pérez Leira, Delegado Comercial HVAK YORK-Noroeste Johnson Controls, publicado en el Nº23 de Dínamo Técnica, de noviembre de 2019.

Traducción y adaptación del artículo “The new era of Chillers” de Rajesh Dixit de JCI en la revista www.DistributedEnergy.com

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