Absorbedor y conjunto absorbedor-evaporador para máquinas de absorción y máquinas de absorción de bromuro de litio-agua que incorporan dichos absorbedor y conjunto absorbedor-evaporador.

Absorbedor (3) de una máquina de absorción de bromuro de litio,

comprendiendo dicho absorbedor: un tanque de almacenamiento (4), una batería de pulverizadores (5), situada en el interior del tanque de almacenamiento (4) adaptada para recibir una disolución caliente y concentrada, y para proyectarla en el interior del tanque (4) para su dilución, una bomba de alimentación (8) adaptada para extraer la disolución diluida del absorbedor (3), un intercambiador de calor (6), en el exterior del tanque de almacenamiento (4) que enfría la disolución diluida, y una bomba de recirculación (7) adaptada para aspirar la disolución diluida del tanque de almacenamiento (4) e impulsarla al intercambiador de calor (6) para su retorno a la batería de pulverizadores (5) en un proceso continuo de recirculación, caracterizado porque cada uno de los pulverizadores de la batería de pulverizadores (5) comprende boquillas (14) con una forma oval, adaptadas para pulverizar la disolución en la forma de una lámina plana (15) con una forma esencialmente triangular tipo abanico, estando dispuestas dichas boquillas (14) de tal modo que las láminas planas (15) se proyecten en paralelo.

Absorbedor y conjunto absorbedor-evaporador para máquinas de absorción y máquinas de absorción de bromuro de litio-agua que incorporan dichos absorbedor y conjunto absorbedor-evaporador.

Objeto de la invención La presente invención se refiere a máquinas de absorción con aplicación en instalaciones de climatización y/o refrigeración cuyo funcionamiento está basado en el uso de una disolución de bromuro de litio-agua.

Un primer objeto de la invención es un absorbedor para una máquina de absorción.

Un segundo objeto de la invención es un conjunto absorbedor-evaporador.

Un tercer objeto de la invención es una máquina de absorción de bromuro de litio de simple efecto que incorpora los mencionados absorbedor o conjunto absorbedor-evaporador.

Un cuarto objeto de la invención es una máquina de absorción de bromuro de litio de doble efecto que incorpora los mencionados absorbedor o conjunto absorbedor-evaporador.

Un quinto objeto de la invención es una máquina de absorción de bromuro de litio que alterna un funcionamiento de simple efecto con doble efecto que incorpora los mencionados absorbedor o conjunto absorbedor-evaporador.

Antecedentes de la invención La tecnología de la refrigeración y la climatización utiliza, en la mayoría de aplicaciones, máquinas de enfriamiento que trabajan con refrigerantes (CFCs, HCFCs y HFCs) que destruyen el ozono (CFCs y HCFCs) y generan un efecto invernadero muy superior al generado por el CO2. Como estas máquinas, en la mayoría de los casos, utilizan la electricidad, su funcionamiento genera también dióxido de carbono.

Como alternativa a estas máquinas, las primeras aplicaciones industriales que se desarrollaron estaban basadas en los principios termodinámicos de la absorción de un vapor por un líquido, con el fin de conseguir el enfriamiento de otro líquido. Los ciclos de absorción se basan en la capacidad física que tienen algunas sustancias, tales como el agua y algunas sales, como el Bromuro de Litio, para absorber, en fase líquida, los vapores de otras sustancias tales como el Amoniaco y el agua, respectivamente.

En una máquina de absorción se produce un proceso en el que el refrigerante, agua, amoniaco u otros, se evapora en el evaporador tomando el calor del cambio de estado de un fluido que circula por el interior del haz tubular del intercambiador. Los vapores producidos se absorben por el absorbente, agua o disolución de bromuro de litio u otros, en un proceso de disolución en el que aumenta su temperatura, lo que requiere de enfriamiento externo para que la disolución se mantenga en las condiciones de temperatura correctas y no aumente la presión en la cámara en la que se produce la absorción y que se denomina Absorbedor.

En este circuito de enfriamiento externo se utilizan normalmente torres de enfriamiento de agua. El agua enfriada en la torre se hace circular a través del interior del haz tubular de otro intercambiador que se encuentra situado en el interior de la cámara del absorbedor y sobre el que se rocía el absorbente para facilitar el proceso de la absorción. La masa de absorbente que contiene el refrigerante se transporta, mediante bombas, hasta otro intercambiador de calor cuya función es separar el refrigerante del absorbente, por destilación del primero. Este intercambiador de calor se denomina generador. Por su haz tubular se hace circular el fluido caliente, normalmente agua o vapor de agua, que constituye la fuente principal de energía para el funcionamiento del ciclo de absorción, y que también puede llegar como el efluente de cualquier otro tipo de proceso en el que se genere calor residual.

El documento US 5 205 137 se refiere a un climatizador de absorción que tiene una cámara de regeneración para calentar y condensar una porción de una disolución diluida generada en un absorbedor y una cámara de absorción para hacer que el vapor de refrigerante generado en la cámara de regeneración se absorba en dicha disolución diluida que está en una posición intermedia en el paso conectado desde el absorbedor hasta el regenerador de manera que se reduzca el tamaño del absorbedor y se reduzca el tamaño global del climatizador de absorción.

Descripción de la invención La máquina de absorción objeto de esta invención está desarrollada para su uso en instalaciones de climatización o refrigeración, más específicamente para aquellos sistemas que hacen uso de la absorción de bromuro de litio y agua.

La máquina de absorción de bromuro de litio-agua de simple efecto comprende como elementos fundamentales: un absorbedor capaz de mantener bajas la presión y la temperatura de evaporación cuando la temperatura exterior es alta, enfriado directamente por aire exterior o por agua, que lleva a cabo procesos separados de transferencia de calor y masa,

un condensador enfriado directamente por aire exterior o por agua de una torre o de otro circuito de refrigeración, un evaporador, un generador de calor, y un recuperador de calor.

El generador de calor comprende al menos una cámara de calentamiento en la que se puede encontrar un intercambiador de calor, preferentemente construido en acero inoxidable refractario, cuando la fuente de calor es de llama directa, de modo que facilite la transferencia de calor a la disolución de bromuro de litio-agua; intercambiador que puede utilizar el calor producido por un campo de captadores solares, por una caldera de biomasa, por una caldera de biodiésel, por una caldera de bioetanol, por una caldera de combustible fósil convencional, o el calor residual de gases de escape de motores, de pilas de combustible, células de combustible, o cualquier proceso térmico que genere calor residual a temperatura suficiente.

El generador puede incorporar asimismo alternativa o complementariamente al intercambiador un quemador modulante de pequeña, media o alta potencia controlado por un regulador PDI que permite controlar la temperatura a voluntad, que genera calor en la cámara de calentamiento como consecuencia de la combustión de un combustible fósil, preferentemente GLP, GN, Gasóleo, Biodiésel, Biogas u otros.

Adicionalmente, el generador dispone en la cámara de calentamiento de un separador de vapor de agua.

La disolución de bromuro de litio se introduce diluida en la cámara de calentamiento del generador, absorbe el calor, hirviendo a una temperatura comprendida entre 85 ºC y 125 ºC o superior, dependiendo de la T del aire exterior, produciendo vapor de refrigerante recalentado (disolución caliente y concentrada) y vapor de agua, que es separado en el separador. El vapor de agua abandona el generador y es dirigido al condensador, donde es transformado en líquido, para ser dirigido a continuación a través de una válvula de expansión al evaporador donde se transforma nuevamente en vapor de agua.

El recuperador de calor es preferentemente un intercambiador de placas con soldadura de cobre, y transfiere el calor de la disolución caliente y concentrada que sale del generador a la disolución diluida y fría que viene del absorbedor, precalentándola, antes de ser alimentada al generador.

La disolución caliente y concentrada procedente del generador atraviesa el recuperador y reduce su presión en una válvula reductora situada entre el recuperador y el absorbedor, para entrar en el absorbedor a una presión inferior.

El absorbedor comprende los siguientes elementos:

un tanque de almacenamiento, una batería de pulverizadores situada en el interior del tanque de almacenamiento por la que pasa la disolución caliente y concentrada para su rociadura en el interior del tanque donde al contacto con el vapor de agua procedente del evaporador se diluye, un intercambiador de calor, en el exterior del tanque de almacenamiento y preferentemente aleteado, que enfría la disolución diluida,

una bomba de recirculación que aspira la disolución diluida del tanque de almacenamiento y la impulsa al intercambiador de calor desde el que sale la disolución diluida enfriada retornando a la batería de pulverizadores en un proceso continuo de recirculación potenciando el incremento de transferencia de masa y calor, y una bomba de alimentación al generador que aspira la disolución diluida del absorbedor y la impulsa al generador, a través del recuperador, donde la disolución vuelve a concentrarse.

El absorbedor transmite el calor de absorción de la disolución en el absorbedor directamente al... [Seguir leyendo]

1. Absorbedor (3) de una máquina de absorción de bromuro de litio, comprendiendo dicho absorbedor: un tanque de almacenamiento (4) , una batería de pulverizadores (5) , situada en el interior del tanque de almacenamiento (4) adaptada para recibir una disolución caliente y concentrada, y para proyectarla en el interior del tanque (4) para su dilución, una bomba de alimentación (8) adaptada para extraer la disolución diluida del absorbedor (3) , un intercambiador de calor (6) , en el exterior del tanque de almacenamiento (4) que enfría la disolución diluida, y una bomba de recirculación (7) adaptada para aspirar la disolución diluida del tanque de almacenamiento (4) e impulsarla al intercambiador de calor (6) para su retorno a la batería de pulverizadores (5) en un proceso continuo de recirculación, caracterizado porque cada uno de los pulverizadores de la batería de pulverizadores (5) comprende boquillas (14) con una forma oval, adaptadas para pulverizar la disolución en la forma de una lámina plana (15) con una forma esencialmente triangular tipo abanico, estando dispuestas dichas boquillas (14) de tal modo que las láminas planas (15) se proyecten en paralelo.

2. Absorbedor (3) de una máquina de absorción de bromuro de litio de acuerdo con la reivindicación 1 caracterizado porque el intercambiador de calor (6) es del tipo disolución-aire.

3. Absorbedor (3) de una máquina de absorción de bromuro de litio de acuerdo con la reivindicación 1 caracterizado porque el intercambiador de calor (6) es del tipo disolución-agua.

4. Conjunto absorbedor-evaporador de una máquina de absorción de bromuro de litio, comprendiendo dicho conjunto absorbedor-evaporador:

un tanque de almacenamiento (4') una batería de pulverizadores (5) , situada en el interior del tanque de almacenamiento (4) adaptada para recibir una disolución caliente y concentrada, y para proyectarla en el interior del tanque de almacenamiento (4') para su dilución,

una bomba de alimentación (8) adaptada para extraer la disolución diluida, caracterizado porque adicionalmente comprende: un intercambiador de calor (6) , en el exterior del tanque de almacenamiento (4) que enfría la disolución diluida, y una bomba de recirculación (7) adaptada para aspirar la disolución diluida del tanque de almacenamiento (4) y para impulsarla al intercambiador de calor (6) para su retorno a la batería de pulverizadores (5) en un proceso continuo de recirculación, y porque el tanque de almacenamiento (4') está dotado de una pared vertical separadora aislante (29) que define dos cámaras (30, 33) que se comunican entre sí en su parte superior consistentes en:

una cámara de evaporación (30) definida en un lado de la pared vertical separadora (29) que comprende un evaporador (32) , y una cámara de absorción (33) definida en el otro lado de la pared vertical separadora (29) , caracterizado porque cada uno de los pulverizadores de la batería de pulverizadores (5) comprende boquillas (14) con una forma oval, adaptadas para pulverizar la disolución en la forma de una lámina plana (15) con una configuración esencialmente triangular tipo abanico, estando dispuestas dichas boquillas (14) de tal modo que dichas láminas planas (15) se proyecten en paralelo.

5. Conjunto absorbedor-evaporador (1) de acuerdo con la reivindicación 4 caracterizado porque el intercambiador de calor (16) es del tipo disolución-aire.

6. Conjunto absorbedor-evaporador de una máquina de absorción de bromuro de litio de acuerdo con la reivindicación 4 caracterizado porque el intercambiador de calor (16) es del tipo disolución-agua.

7. Conjunto absorbedor-evaporador de una máquina de absorción de bromuro de litio de acuerdo con la reivindicación 5 caracterizado porque la cámara de absorción (33) incluye un colector (36) adaptado para recibir la disolución de refrigerante caliente y concentrado, y también monta los pulverizadores (5) antes mencionados, y está adaptado para recibir una línea de recirculación (39) .

8. Máquina de absorción de bromuro de litio de simple efecto que comprende:

- un generador de calor (1) con una cámara de calentamiento (2) adaptado para calentar la disolución de bromuro de litio-agua,

- un absorbedor (3) ,

- un recuperador de calor (9) situado entre el generador (1) y el absorbedor (3) en el que el calor se transfiere de la disolución caliente y concentrada que sale del generador (1) a la disolución fría y diluida que viene del absorbedor (3) , precalentándola, antes de ser suministrada al generador (1) ,

- una válvula reductora de presión (10) situada entre el recuperador de calor (9) y el absorbedor (3) ,

- un condensador (11) conectado al generador (1) que condensa el vapor de agua producido en el generador (1) ,

- un evaporador (12) conectado al absorbedor (3) adaptado para introducir vapor de agua en el absorbedor (3) ,

- una válvula de expansión (13) que conecta el condensador (11) al evaporador (12) , caracterizada porque el absorbedor (3) es el absorbedor (3) descrito en cualquiera de las reivindicaciones 1 - 3.

9. Máquina de absorción de bromuro de litio de doble efecto que comprende:

- un generador de alta presión (1') y un generador de baja presión (1'') conectado al generador de alta presión (1') para calentar la disolución de bromuro de litio-agua,

- un absorbedor (3) ,

- un recuperador de alta presión (9') y un recuperador de baja presión (9'') asociados al generador de alta presión (1') y al generador de baja presión (1'') , adaptados para enviar la disolución caliente y concentrada de los generadores (1', 1'') al absorbedor (3) ,

- válvulas reductoras de presión (10', 10'') asociadas respectivamente al generador de alta presión (1') y al generador de baja presión (1'') ,

- una válvula de distribución de disolución (25) situada entre la bomba de alimentación (8) y los recuperadores (9' 9'') ,

- un condensador (11) conectado al generador de alta presión (1') que condensa el vapor de agua producido en el generador de alta presión (1') ,

- un subenfriador (24) contiguo al condensador (11) conectado al generador de baja presión (1'') ,

- un evaporador (12) conectado al absorbedor (3) adaptado para introducir vapor de agua en el absorbedor (3) ,

- válvulas de expansión para alta (13') y baja presión (13'') respectivamente, situadas entre el evaporador (12) y el condensador (11) , y entre el evaporador (12) y el subenfriador (24) ,

caracterizada porque el absorbedor (3) es el absorbedor (3) descrito en cualquiera de las reivindicaciones 1 - 3.

10. Máquina de absorción de bromuro de litio de simple efecto caracterizada porque comprende:

- el conjunto absorbedor-evaporador (3') descrito en cualquiera de las reivindicaciones 4 - 7,

- un generador de calor (1) con una cámara de calentamiento (2) adaptado para calentar la disolución de bromuro de litio-agua,

- un recuperador de calor (9) situado entre el generador (1) y el absorbedor-evaporador (3') en el que el calor se transfiere de la disolución caliente y concentrada que sale del generador (1) a la disolución fría y diluida que viene

del absorbedor-evaporador (3') , precalentándola, antes de alimentarla al generador (1) ,

- una válvula reductora de presión (10) situada entre el recuperador de calor (9) y el absorbedor-evaporador (3') ,

- un condensador (11) conectado al generador (1) que condensa el vapor de agua producido en el generador (1) , y

- una válvula de expansión (13) que conecta el condensador (11) al evaporador (12) .

11. Máquina de absorción de bromuro de litio de doble efecto caracterizada porque comprende:

- el conjunto absorbedor-evaporador (3') descrito en cualquiera de las reivindicaciones 4 - 7,

- un generador de alta presión (1') y un generador de baja presión (1'') conectado al generador de alta presión (1') para calentar la disolución de bromuro de litio-agua,

- un recuperador de alta presión (9') y un recuperador de baja presión (9'') asociados al generador de alta presión (1') y al generador de baja presión (1'') , adaptados para enviar la disolución caliente y concentrada de los generadores (9', 9'') al conjunto absorbedor-evaporador (3') ,

- válvulas reductoras de presión (10', 10'') asociadas respectivamente al generador de alta presión (1') y al generador de baja presión (1'') ,

- una válvula de distribución de disolución (25) situada entre la bomba de alimentación (8) y los recuperadores (9' 9'') ,

- un condensador (11) conectado al generador (1) que condensa el vapor de agua producido en el generador (1) ,

- un subenfriador (24) contiguo al condensador (11) conectado al generador de baja presión (1'') , y

- válvulas de expansión de alta presión (13') y de baja presión (13'') situadas respectivamente entre el evaporador

(12) y el condensador (11) , y entre el evaporador (12) y el subenfriador (24) .

12. Unidad de absorción de bromuro de litio de simple y de doble efecto caracterizada porque comprende la máquina de absorción de simple efecto descrita en la reivindicación 8 y la máquina de absorción de doble efecto descrita en la reivindicación 9, y comprende adicionalmente las válvulas descritas a continuación que determinan el modo de funcionamiento de simple o de doble efecto o el modo de funcionamiento combinado:

- una válvula de conexión (37) entre el generador (1) y el condensador (11) ,

- una válvula de retorno al recuperador (26) , situada entre el recuperador (9) y un ramal que avanza desde la válvula de distribución de disolución (25) hasta la bomba de alimentación (8) ,

- una válvula de circulación al subenfriador (27) , que conecta el generador de baja presión (1'') al subenfriador (24) , y

- una válvula de circulación al condensador (28) que conecta el generador de baja presión (1'') al condensador (11) .

13. Unidad de absorción de bromuro de litio de simple y de doble efecto caracterizada porque comprende la máquina de absorción de simple efecto descrita en la reivindicación 10 y la máquina de absorción de doble efecto descrita en la reivindicación 11 y porque comprende adicionalmente las válvulas descritas a continuación que determinan el modo de funcionamiento de simple efecto o de doble efecto o el modo de funcionamiento combinado:

- una válvula de conexión (37) entre el generador (1) y el condensador (11) ,

- una válvula de retorno al recuperador (26) , situada entre el recuperador (9) y un ramal que avanza desde la válvula de distribución de disolución (25) hasta la bomba de alimentación (8) ,

- una válvula de circulación al subenfriador (27) , que conecta el generador de baja presión (1'') al subenfriador (24) , y

- una válvula de circulación al condensador (28) que conecta el generador de baja presión (1'') al condensador (11) .

14. Unidad de absorción de bromuro de litio de simple y de doble efecto de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 12 ó 13 caracterizada porque la máquina de simple efecto usa como fuente de calor una fuente de energía renovable, preferentemente solar, o energía recuperable de calor residual y la máquina de doble efecto usa como fuente de calor la fuente de energía de un combustible.