PROCEDIMIENTO PARA LA FABRICACIÓN DE UN INTERCAMBIADOR DE CALOR DE ADSORCIÓN.

Procedimiento para la fabricación de un intercambiador de calor de adsorción La presente invención se refiere a un procedimiento para la fabricación de un intercambiador de calor de adsorción, en especial de un intercambiador de calor de adsorción que comprende una estructura de intercambiador de calor que se llena de un material sorbente sólido presintetizado. Los intercambiadores de calor de adsorción comprenden una estructura de intercambiador de calor que sirve para el suministro y la evacuación de energía térmica y que está en contacto térmico con un material sorbente que usa el cambio de fase de un medio de trabajo, un llamado sortivo, para el enlace y la liberación de calor latente. Así, por ejemplo, mediante la condensación de un medio de trabajo en forma de vapor se libera calor y, a la inversa, la energía térmica suministrada a la estructura de intercambiador de calor se puede usar para volver a evaporar el sortivo. Para la ejecución del cambio de fase del sortivo se usan mayormente materiales sólidos, los llamados materiales sorbentes. Los materiales sorbentes de este tipo se caracterizan por su estructura de poros abiertos con una gran relación entre superficie y volumen. Los valores típicos de superficie de los materiales sorbentes pueden alcanzar 100 m 2 /g de material sorbente. Los espacios vacíos interiores en estos materiales presentan dimensiones moleculares. En esto se basa el efecto de los materiales sorbentes para alojar átomos extraños o moléculas extrañas en su estructura microporosa y llevarlos así de la fase gaseosa a un estado enlazado. Ejemplos de materiales sorbentes usados en intercambiadores de calor de adsorción son las arcillas, como la bentonita, el gel de sílice o las zeolitas. En estos materiales sorbentes se usa normalmente como medio de trabajo el agua que presenta un alto calor de condensación de 2000 kJ/kg y constituye además un medio de trabajo posible de manipular sin problemas. En sentido estricto, el medio de trabajo sujeto a un cambio de fase se identifica con dos términos técnicos distintos. El medio de trabajo que se va a adsorber y que aún no ha sido adsorbido, se denomina sortivo, mientras que, por el contrario, el medio de trabajo adicionado o depositado (adsorbido) se identifica como sorbato. A fin de reducir la pluralidad de conceptos distintos en esta descripción, el medio de trabajo se identifica aquí como sortivo, independientemente de su estado de fase, incluso en el estado en el que está adsorbido en el material sorbente (llamado también sorbente o agente de sorción). Aplicaciones típicas de intercambiadores de calor de adsorción son los acumuladores de calor latente y las bombas de calor de adsorción. Los primeros sirven para acumular energía térmica y los segundos usan materiales sorbentes en la técnica de bombas de calor. Si se suministra energía térmica desde el exterior a un intercambiador de calor de adsorción, por ejemplo, mediante la circulación de un líquido portador de calor, el calor, que fluye desde el exterior, se ha de transmitir de manera efectiva al material sorbente para liberar el medio de trabajo adsorbido que se encuentra aquí. Para el caso contrario, para la desacumulación de energía térmica, es decir, una dirección de flujo de energía hacia afuera del intercambiador de calor de adsorción, la energía térmica liberada por la condensación del medio de trabajo en el material sorbente se ha de volver a evacuar del intercambiador de calor de adsorción hacia el exterior. Como los materiales sorbentes conocidos presentan una mala conductibilidad térmica, se fabrican intercambiadores de calor de adsorción usualmente como combinación de una estructura de intercambiador de calor con alta conductibilidad térmica y el material sorbente que sirve para el enlace y la liberación del medio de trabajo. Las estructuras de intercambiador de calor están hechas mayormente de materiales metálicos, por ejemplo, cobre, aluminio o acero inoxidable, aunque son posibles también otros materiales de alta conductibilidad térmica, como cerámicas o determinados plásticos. Los intercambiadores de calor presentan al menos en zonas parciales cuerpos huecos para la circulación de un medio portador de calor que, sin embargo, no entra usualmente en contacto directo con el material sorbente. La estructura de intercambiador de calor entra a su vez en contacto térmico con el material sorbente. En el caso más simple, esto ocurre en forma de un producto a granel, estando disponible mayormente el material sorbente en forma de polvo o en forma de pellets debido a la mezcla con un aglutinante. Este tipo de construcción fácil de realizar presenta, sin embargo, varias desventajas. Así, por ejemplo, existe mayormente una mala transmisión de calor entre el material sorbente y las paredes de la estructura de intercambiador de calor. Ésta se empeora en aquellas zonas del material sorbente que no se encuentran en contacto directo con la estructura de intercambiador de calor. Otro problema radica en suministrar el sortivo en forma de vapor lo mejor posible al material sorbente. Sin embargo, esto presupone la existencia de estructuras continuas de canal en el material sorbente para el transporte convectivo del medio de trabajo en forma de vapor, de manera adicional a la estructura microporosa. Si el material sorbente se introduce en el caso más simple en forma de un producto a granel en una estructura prefabricada de intercambiador de calor, como se menciona arriba, se ha de tener en cuenta aquí que un sistema de canal de este tipo en el material sorbente se mantenga para el sortivo en forma de vapor. Esto presupone que el material sorbente no se compacte fuertemente. Por tanto, para solucionar este problema se usa casi siempre, en vez de un material sorbente en polvo, uno de forma granulada o en forma de pellets. Sin embargo, esto tiene la desventaja de que debido al contacto mayormente por puntos entre los granos individuales del material sorbente se empeora a su vez la conducción de calor desde y hacia la estructura de intercambiador de calor. 2 E06707360 26-10-2011   Por consiguiente, para la construcción de intercambiadores de calor de adsorción eficientes existe un conflicto de intereses. Por una parte, es necesario el mejor contacto térmico posible entre el material sorbente y la estructura de intercambiador de calor. Por la otra parte, se ha de mantener la estructura de poros abiertos de los materiales sorbentes y se ha de configurar adicionalmente en el material sorbente un sistema de canales macroscópicos para el transporte del sortivo gaseoso. Para solucionar este problema se conocen intercambiadores de calor de adsorción, en los que al menos partes de la estructura de intercambiador de calor se forman a partir de placas de metal o láminas de metal delgadas que se proveen previamente de un revestimiento hecho de materiales sorbentes. Por el documento JP 11300147 A, por ejemplo, se conoce la fabricación de una lámina revestida, en cuya superficie están incrustadas partículas de sorbente al menos parcialmente en una capa de adhesivo. Estas partículas de sorbente están cubiertas de manera adicional con una película colocada de forma plana. Para la construcción de un intercambiador de calor de adsorción, las láminas revestidas de este modo se pliegan en forma de una estructura de panal. Por el documento DE 41 29 700 C2 se conoce además un procedimiento para la fabricación de elementos de intercambiador de calor de adsorción. En este caso, un elemento de intercambiador de calor se construye a partir de una pluralidad de placas planas, soportando cada una de estas placas un revestimiento con una capa de adhesivo y partículas inorgánicas de adsorbente situadas aquí. Para el acabado del elemento de intercambiador de calor se ondula una parte de estas placas y se forma un sistema de apilado a partir de una sucesión de una placa ondulada y una placa plana respectivamente. El punto inicial para la fabricación de las placas planas son láminas de aluminio con un espesor de material de 30 µm, sobre las que se aplica en ambos lados una capa de adhesivo con un grosor de 10-30 µm mediante rodillos. Para esto se usa un adhesivo del grupo de acetato de polivinilo. Este adhesivo se seca primero parcialmente de modo que la capa de adhesivo sea adhesiva pero no esté solidificada aún. A continuación, las partículas sintéticas de zeolita con un diámetro < 100 µm se aplican por soplado sobre la capa de adhesivo, quedando incrustadas las partículas de zeolita esencialmente por completo en la capa de adhesivo y originándose una carga con zeolita de 12 g/m 2 . En otra etapa del procedimiento tiene lugar un calentamiento de corta duración, aproximadamente de 10 segundos, a una temperatura de 100 - 250 ºC. Debido a este proceso rápido de calentamiento se liberan los gases enlazados en los poros de las... [Seguir leyendo]

1. Procedimiento para la fabricación de un intercambiador de calor de adsorción, caracterizado por las siguientes etapas de procedimiento: 1.1 fabricación de una estructura de intercambiador de calor; 1.2 configuración de una capa de adhesivo (5) sobre la estructura de intercambiador de calor, usándose para la capa de adhesivo (5) un adhesivo que se funde por encima de una primera temperatura y se endurece por encima de una segunda temperatura mayor que la primera temperatura; 1.3 introducción de un material sorbente (6) en la estructura de intercambiador de calor, siendo sólida la capa de adhesivo (5) antes de la introducción; 1.4 después de la introducción del material sorbente (6) en la estructura de intercambiador de calor, la capa de adhesivo (5) se lleva a una temperatura por encima de la primera temperatura, fundiéndose la capa de adhesivo (5) y configurándose una unión adhesiva con el material sorbente contiguo directamente con la capa de adhesivo (5); 1.5 calentamiento de la capa de adhesivo (5) a una temperatura por encima de la segunda temperatura para el endurecimiento de la capa de adhesivo (5); 1.6 retirada de partes no adhesivas o débilmente adhesivas del material sorbente (6) de la estructura de intercambiador de calor. 2. Procedimiento para la fabricación de un intercambiador de calor de adsorción según la reivindicación 1, caracterizado porque el material sorbente (6) tiene forma granulada al introducirse en la estructura de intercambiador de calor. 3. Procedimiento para la fabricación de un intercambiador de calor de adsorción según al menos una de las reivindicaciones 1 ó 2, caracterizado porque el adhesivo para la producción de una capa de adhesivo (5) sobre la estructura de intercambiador de calor es líquido en el estado inicial o se fluidifica al mezclarse con un disolvente o el adhesivo para la fabricación de la capa de adhesivo (5) se aplica en estado sólido en polvo sobre la estructura de intercambiador de calor. 4. Procedimiento para la fabricación de un intercambiador de calor de adsorción según al menos una de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizado porque se usa adhesivo de resina epoxi como adhesivo. 5. Procedimiento para la fabricación de un intercambiador de calor de adsorción según al menos una de las reivindicaciones 1 a 4, caracterizado porque la capa de adhesivo (5) sólida se produce mediante la introducción de una mezcla líquida de adhesivo y disolvente en la estructura de intercambiador de calor y/o a una temperatura en la que el adhesivo está fundido. 6. Procedimiento para la fabricación de un intercambiador de calor de adsorción según al menos una de las reivindicaciones 1 a 5, caracterizado porque el material sorbente (6) comprende gel de sílice, zeolita, arcilla y/o carbón activo. 7. Procedimiento para la fabricación de un intercambiador de calor de adsorción según al menos una de las reivindicaciones 1 a 6, caracterizado porque el material sorbente (6) presenta un tamaño de grano 0,1 mm y con preferencia 0,2 mm. 8. Procedimiento para la fabricación de un intercambiador de calor de adsorción según al menos una de las reivindicaciones 1 a 7, caracterizado porque el adhesivo se endurece por encima de la segunda temperatura reticulándose. 9. Procedimiento para la fabricación de un intercambiador de calor de adsorción según al menos una de las reivindicaciones 1 a 8, caracterizado porque la capa de adhesivo (5) sólida se configura de modo que esencialmente toda la superficie interior de la estructura de intercambiador de calor queda cubierta con una capa cerrada. 10. Procedimiento para la fabricación de un intercambiador de calor de adsorción según al menos una de las reivindicaciones 1 a 9, caracterizado porque el calentamiento de la estructura de intercambiador de calor a una temperatura por encima de la primera temperatura y/o a una temperatura por encima de la segunda temperatura se produce mediante el suministro de un medio portador de calor calentado a la estructura de intercambiador de calor y/o un aporte de energía del exterior, en especial un aporte de energía de radiación, produciéndose en especial en un horno, y/o por calentamiento inductivo. 11. Procedimiento para la fabricación de un intercambiador de calor de adsorción según al menos una de las reivindicaciones 1 a 10, caracterizado porque el material sorbente (6) se calienta antes de introducirse en la estructura de intercambiador de calor. 9 E06707360 26-10-2011   E06707360 26-10-2011   11 E06707360 26-10-2011   12 E06707360 26-10-2011