Refrigeración por Absorción de Amoniaco y por Bromuro de Litio

1. Universidad Fermín Toro
Escuela de mantenimiento
Cabudare Edo-Lara
Alumno
Alvimarvargas
Materia: refrigeraciónyairesacondicionado

2. Refrigeraciónpor absorción
El sistemade refrigeración porabsorción esunmediode producir frioque,al igual que enel
sistemade refrigeraciónporcompresión aprovechaque las sustancias absorbencaloral
cambiarde estado,de líquidoagaseoso. Asícomo enel sistemade compresiónel ciclose hace
mediante uncompresor,enel casode la absorción,el ciclose basa físicamente enla capacidad
que tienenalgunassustancias,comoel bromurode litio, de absorberotrasustancia,tal como
el agua, enfase de vapor.Otra posibilidadesemplearel aguacomo substanciaabsorbente
(disolvente) y amoniacocomosubstanciaabsorbida(soluto).
La técnicanacióen1859, cuando Ferdinandcarre consiguiófabricarhieloconlaprimera
máquinade absorciónde cicloamoniaco-agua.
Por amoniaco: Para explicarel funcionamientodel ciclode refrigeración,seguiremosel curso
de losfluidosyloscambios de estadoenel gráficode lafigura1. Empezandoel análisisdel
cicloen el generador,situadoenel centrodel gráfico,diremosque lasoluciónde aguay
amoniacose calientaensu interiorporlaaportacióndel quemadorde gas,a una presiónentre
14 y 24 bar, hasta alcanzar unatemperaturadel ordende 180ºC a la que por ebulliciónse
separa,por un ladovaporcon un elevadaconcentraciónde amoniaco(denominadasolución
concentradao fuerte) yporotra unasoluciónlíquidaconbajaconcentraciónde amoniaco,
llamadasolucióndiluidaopobre.
El vaporpasa a travésdel rectificadordonde el contenidode aguaesseparadopor
condensaciónal contactodel serpentínporcuyointeriorcirculasoluciónauna temperatura
inferioral puntode rocío del vaporde agua enestascondiciones.El vaporde amoniaco
depuradodel agua,sale del rectificadoraunatemperaturaaproximadade 75ºC y a una
presiónde unos19 bar, entrandoenel condensador.Éste loformaunabatería de tubos
aleteadosporcuyointeriorcirculael amoniacoypor su cara externael aire de la atmósfera
exteriorimpulsadoporunventilador.El flujode aire enfríael amoniacohastacondensarloy
llevarloal estadolíquido,reduciendosutemperaturaaunos43ºC.
A continuación,lapresióndel amoniacolíquidoesreducidaaunos12 bar por un primer
restrictory luegoenfriadoenunintercambiadorde calordel tipotuboentubo,para
seguidamente reducirtodavíamásla presióna4 bar a lacual entraen el evaporadordonde,
debidoala diferenciade presión,se evaporaa2ºC obteniendoel calorlatentede vaporización
del agua a refrigerarque circulaensentidoinversoporel cuerpodel evaporador.Éstaagua
que esla que circulapor la instalacióndel usuario,salerefrigeradaaunatemperaturanominal
de 7ºC entrandoa una temperaturade 12ºC.
A la salidadel evaporador,el vaporde amoniacocirculaporel secundariodel intercambiador
de calor tuboen tuboal que noshemosreferidoanteriormente,adquiriendocalordel
amoniacolíquidoque circula ensentidocontrarioporel circuitoprimario,elevandosu
temperaturaa 32ºC. En estascondicionesentraenel pre-absorbedoral que llegatambiénla
soluciónacuosa(laque denominamosdiluidaopobre) procedente del generadordespuésde
atravesarun restrictorde maneraa reducirsupresióna 4 bar, igual a la del vaporde
amoniaco.En éste dispositivo,enel cual se hallatambiénunserpentínporel que circula
soluciónricaa una temperaturade unos105ºC como veremosmásadelante,el vaporde

3. amoniacoesabsorbidoporel agua debidoasu afinidadycalentadoa unos85ºC para dirigirse
seguidamente al absorbedor.Este últimoestáformado,al igual que el condensador,poruna
batería de tubosaleteadosporcuyointeriorcirculalasoluciónricay por el exteriorel aire
ambiente forzadoporel ventilador.A lolargodel recorridoporel interiordel absorbedor,el
amoniacoesíntegramente absorbidoporel aguay seguidamente aspiradoporlabombade
soluciónauna temperaturade 44ºC. A esta temperatura, esimpulsadoporlabombade
soluciónhaciael serpentíndel rectificadordonde,comohemosvisto,provocalacondensación
del agua y al mismotiempoobtienecalorde ellaydel vaporde amoniacocaliente que procede
del generadoraumentandosutemperatura hasta105ºC. El próximopasoescircularpor el
interiordel serpentíndel pre-absorbedoral que noshemosreferidoanteriormente,para
volverfinalmenteal generadordonde el cicloempiezade nuevo.
Por bromuro de litio:El fluidoutilizadoenel ciclode refrigeración,esunasoluciónde aguay
Bromurode litio(LiBr),siendoel aguael refrigeranteyel LiBrel absorbente.Unaprimera
ventajaesque losagentesutilizadossontotalmente inocuosparael medioambiente.El LiBres
una sal similara lasal común(NaCl) que comoellatiene unagranafinidadconel agua,
absorbiéndolafácilmente.El otroaspectoimportante paraentendercómopuede utilizarse el
agua como refrigerante,essaberque ésta,cuandose encuentraenunespacioenel que la
presiónabsolutaestámuypordebajode laatmosféricayque en este casoes de únicamente
de 0,9 kPa (9 mbar envezde 1013 que esla presiónatmosféricanominal),el aguase evapora
(hierve) atansolo3ºC.

4. Para explicarel funcionamientoseguiremosel esquemasimplificadode laFigura1.Empeza-
mos enel generadorque estásituadoenlaparte superiorizquierdadel gráfico,donde lasolu-
ciónacuosa (denominadasolucióndiluida) contieneun52% de LiBr. Por el circuitoprimariodel
generadorcirculael agua caliente que aportalaenergíanecesariaparahacer funcionarel sis-
tema.Esta agua caliente entranominalmente aunatemperaturade 88ºC enel circuito
primariodel generadorsaliendode él a83ºC. Mientras,enel circuitosecundariodel
generador,oseaen el circuitode refrigeración,lapresiónabsolutaesde 13 kPa.Comoefecto
del caloraporta-dopor el circuitoprimariode agua caliente,el aguade lasolucióndiluida
entraen ebulliciónyel vaporformadose encaminahaciael recipientecontiguoque esel
condensador.Debidoaestaseparaciónde vapor,lasoluciónrestante,denominadasolución
concentrada,se concentrahasta un 56% de LiBr dirigiéndoseenestascondicioneshaciael
intercambiadorde calorsituadoenlaparte inferiordel esquema.Mientras,enel condensador,
el vapor de agua esenfriadohasta36ºC gracias al circuitode agua procedente,porejemplo,de
una torre de enfriamientoyque entraala máquinaa una temperaturade 31ºC, condensando
el vapor de agua y convirtiéndoloenlíquido.Este líquidorefrigerante,esintroducidopor
diferenciade presiónenel evaporadordondese mantieneunapresiónabsolutade 0,9 kPa,
por loque se evaporaa 3ºC adquiriendoel calornecesarioparaellodel circuitode aguaa
refrigerar,reba-jandosutemperaturaa7ºC suponiendoque haentradode lainstalacióna
12ºC. Al mismotiempo,lasoluciónconcentradaal 56% de LiBr procedente del generadorfluye
enel absorbe-dorque comparte espacioypresiónconel evaporador,siendoel vaporde agua
contenidoeneste absorbidoporel LiBrdebidoasu afinidadconel agua,diluyendola
concentraciónde LiBr de nuevoal 52%. Ellopermite eliminarel vaporamedidaque se
produce y continuarmanteniendolapresiónde 0,9kPa enel espaciocompartidoporel
evaporadoryel absorbedor.El fenómenode laabsorciónproduce calorque a su vezes
eliminadoporel mismocircuitode enfriamientoantesde dirigirse al condensador.
Finalmente,lasolucióndiluidaal 52% de LiBr por la absorcióndel vapor,esaspiradaporla
bombade solución(SP) paraenviarlade nuevoal generadordonde se reiniciael proceso,
pasandopreviamenteporunintercambiadorde calorque permite aumentarel rendimiento
del ciclo.