Temas de interés:
- Transferencia simultánea de calor y masa en procesos de absorción y generación.
- Rendimiento del ciclo de refrigeración por absorción en condiciones reales de operación.
- Refrigeración solar: acoplamientos de sistemas de refrigeración por absorción con energía solar como tubos pulsantes
- Eficiencia energética en sistemas de refrigeración por absorción para aplicaciones industriales y climatización
Antecedentes:
Desde su creación, el SISEA ha estado comprometido con el tema de los procesos sostenibles para la vida. Dentro de la necesidad de preservar el medio ambiente, desarrolla actividades relacionadas con la eficiencia energética de los procesos industriales, comerciales y domésticos, entre otras acciones.
La realización del cambio climático a condiciones de temperatura más extremas motiva el uso intensivo de la refrigeración en procesos industriales, conservación de alimentos y climatización de ambientes habitacionales, entre otras situaciones.
El desarrollo de la ciencia de la Termodinámica proporcionó la idealización de los procesos de refrigeración por: ciclo de compresión de vapor, ciclo de compresión de vapor, eyectores, efecto Seebeck, sistema Vortex y ciclo de absorción.
Un período sustancialmente largo de abundante disponibilidad de energía eléctrica y bajo precio impulsó el uso de ciclos de compresión de vapor que, cuando se vieron amenazados por el uso de refrigerantes nocivos para el medio ambiente, superaron la dificultad con otros fluidos no agresivos. Sin embargo, el consumo de energía eléctrica por el uso intensivo de refrigeración por ciclos de compresión de vapor genera un impacto en las emisiones de dióxido de carbono emitidas por las centrales termoeléctricas.
SISEA, consciente de este hecho, optó por centrar su formación en el desarrollo de componentes de los ciclos de refrigeración por absorción. La principal fuente de energía para impulsar este ciclo es térmica, es decir, puede provenir del calor residual del proceso o de la energía solar. En cualquier caso, no se suman las emisiones de dióxido de carbono y el uso de la electricidad es en pequeñas cantidades al estar restringida al movimiento de líquidos a través de bombas, que en comparación con los sistemas convencionales consume alrededor del 3%.
Banco de experimentos:
Las figuras muestran el banco experimental del sistema de refrigeración por absorción utilizando amoníaco-agua como fluido de trabajo. El banco experimental estudia los coeficientes de transferencia de calor y masa en el generador y el absorbedor bajo diferentes condiciones de operación. Las ventajas de los equipos frente a los convencionales justifican el desarrollo tecnológico de este sistema para las exigencias del mundo actual.
Publicaciones:
Lista de las principales publicaciones:
- Narvaez-Romo, B., Zavaleta-Aguilar, E.W, & Simões-Moreira, J. R. (2021).Heat and mass transfer in falling films technology applied to the generator and the rectifier of an ammonia-water absorption refrigeration cycle, In Press.
- Narvaez-Romo, B., Leite, B. M., & Simões-Moreira, J. R. (2020). Ammonia-water absorption process on falling films at vertical and inclined plates. Heat Transfer Research, 51(4).
- Narváez-Romo, B., Chhay, M., Zavaleta-Aguilar, E. W., Simões-Moreira, J. R. (2017). A critical review of heat and mass transfer correlations for LiBr-H2O and NH3-H2O absorption refrigeration machines using falling liquid film technology. Applied Thermal Engineering, 123, 1079-1095.
- Narvaez-Romo, B., Simoes-Moreira, J. R. (2017). Falling liquid film evaporation in subcooled and saturated water over horizontal heated tubes. Heat Transfer Engineering, 38(3), 361-376.
- Zavaleta-Aguilar, E. W., Simões-Moreira, J. R. (2015). Horizontal tube bundle falling film distiller for ammonia–water mixtures. International Journal of Refrigeration, 59, 304-316.
- Zavaleta-Aguilar, E. W., Simões-Moreira, J. R. (2012). Thermal design of a tray-type distillation column of an ammonia/water absorption refrigeration cycle. Applied thermal engineering, 41, 52-60.
Aplicaciones – Refrigeración solar
Los sistemas de refrigeración aplicados a la climatización son muy utilizados en entornos comerciales y de oficinas y tienen como objetivo garantizar el confort térmico. Los sistemas de refrigeración por compresión son los tipos más utilizados comercialmente y convierten la energía eléctrica en refrigeración. Sin embargo, su alto consumo de energía eléctrica favorece los picos de energía en la red de distribución. Además, el aire acondicionado es responsable del 60% de la energía consumida en los hogares, y este porcentaje se encuentra entre el 60% y el 80% en edificios comerciales y públicos (OPOKU; EDWIN; AGYARKO, 2019; WELLS; HAAS, 2004).
Alternativamente, la integración de sistemas de enfriamiento con energía solar, conocida como enfriamiento solar, puede usarse para reducir o eliminar la demanda de energía eléctrica de fuentes de energía convencionales. De esta forma, las energías renovables se presentan como una buena alternativa por presentar menor emisión de gases de efecto invernadero a lo largo de su ciclo de vida y garantizar más seguridad en el suministro energético. El potencial depende de la explotación de los recursos disponibles localmente y de los desafíos ambientales (HASAN; SUMATHY, 2010). El uso de calor y energía de colectores térmicos y fotovoltaicos puede ser realizado ampliamente en Brasil, ya que existe una alta incidencia de radiación solar en la mayor parte del territorio (TIBA, 2000).
La alta irradiación solar promedio disponible en Brasil, en comparación con el promedio mundial, contribuye para la viabilidad de los sistemas de captación y conversión de energía solar en energía eléctrica o energía térmica. Los ciclos de refrigeración por compresión requieren energía eléctrica para funcionar, mientras que los ciclos de refrigeración por absorción utilizan energía térmica. Los fluidos de trabajo más comunes en los sistemas de refrigeración por absorción son amoníaco-agua y agua-bromuro de litio. El par amoníaco-agua se puede utilizar en diferentes aplicaciones, incluso en sistemas de refrigeración que demandan temperaturas inferiores a 0°C (NARVÁEZ-ROMO et al., 2017, NARVÁEZ-ROMO, 2020). Por otro lado, el uso de bromuro de litio-agua como fluido de trabajo es común para aplicaciones de aire acondicionado debido a las limitaciones de las propiedades termodinámicas del fluido refrigerante: agua.
De esta forma se realizan aplicaciones de sistemas de refrigeración por absorción para climatización de un ambiente o para refrigeración. Se modela a partir de la integración de Energy Plus con los modelos termodinámicos de los ciclos de refrigeración por absorción.
Figura 1. Representación esquemática de la refrigeración solar usando energia solar térmica para el accionamiento del ciclo de refrigeración por compresión.
INTEGRANTES:
