ENFRIADORA DE AGUA POR ABSORCIÓN TIPO AIRE-AGUA O AGUA-AGUA DE AMONÍACO Y NITRATO DE LITIO.

Enfriadora de agua por absorción tipo aire-agua o agua-agua de amoniaco y nitrato de litio. Objeto de la invención La presente invención se refiere a una enfriadora de agua por absorción, que usa como par refrigerante-absorbente la mezcla amoniaco-nitrato de litio y en la que todos los intercambiadores del equipo son intercambiadores de placas termosoldadas. Se trata de una enfriadora de agua de absorción que funciona según un ciclo de simple efecto diseñada para incorporar energía solar en aplicaciones de aire acondicionado cumpliendo con las exigencias de refrigeración de edificios para potencias máximas de 15 kW. La enfriadora de agua puede operar en modo agua-agua o bien en modo aire-agua según las necesidades de la instalación. Antecedentes en el estado de la técnica La tecnología actual de los equipos de absorción se basa en la utilización de las dos mezclas convencionales de los ciclos de absorción: H2O-LiBr y NH3-H2O. La mezcla H2O-LiBr tiene la ventaja de ofrecer un coeficiente de funcionamiento (COP) más elevado a temperaturas de generación más bajas 75-90ºC. Sin embargo, presenta el inconveniente de que requiere una torre de refrigeración ya que a temperaturas altas del absorbedor presenta problemas de cristalización. Así, la necesidad de torre de refrigeración encarece los equipos, introduce un consumo de agua de 4 a 6 kg/h por Kw. de frío y aumenta los gastos de mantenimiento asociados al cumplimiento de la normativa sobre la prevención de la legionela. La mezcla NH3-H2O no presenta problemas de cristalización por ser la mezcla soluble en todo el intervalo de concentraciones. Ello posibilita una disipación seca aunque a costa de temperaturas de activación más elevadas que los equipos de H2O-LiBr. Por ello los equipos de absorción de NH3-H2O requieren captadores solares de mayor temperatura que encarecen la instalación. Otro inconveniente de los equipos de absorción de NH3-H2O es la relativa volatilidad del agua (absorbente) que obliga a rectificar los vapores a la salida del generador para que llegue amoniaco puro al evaporador. Esta rectificación, que es indispensable ya que la presencia del agua en el evaporador reduce su capacidad frigorífica, penaliza el COP del ciclo que resulta ser inferior al de los ciclos de H2O-LiBr. En este contexto, las limitaciones que presentan las dos mezclas tradicionales de los ciclos de absorción han motivado la propuesta e investigación de nuevas mezclas. Entre éstas destacan las mezclas que manteniendo el amoniaco como refrigerante proponen la sustitución del agua como absorbente por una sal para eliminar la necesidad de rectificar los vapores a la salida del generador. La presente invención propone la utilización del nitrato de litio como absorbente del amoniaco. Así, las ventajas de la mezcla NH3-LiNO3 respecto a las mezclas convencionales son: a) En comparación con la mezcla H2O-LiBr no tiene problemas de cristalización con una refrigeración con aire y el ciclo opera a presiones superiores a la atmosférica. b) En comparación con la mezcla NH3-H2O no requiere rectificación y las temperaturas de activación del ciclo son más bajas. Ya en el año 1931 la patente GB358844 propuso la mezcla amoniaco-nitrato de litio como par de trabajo para enfriadoras de absorción. Recientemente, la patente japonesa 2002310527, muestra una enfriadora de agua por absorción de amoniaco-nitrato de litio, que comprende un evaporador, un absorbedor, un generador, un condensador y un depósito que almacena amoniaco líquido para alimentar el evaporador. A modo de conclusión, la presente invención hace posible la activación del ciclo de absorción con agua caliente producida en captadores solares con temperaturas comprendidas entre los 80 y 110ºC e incorpora, así mismo, notables perfeccionamientos que permiten una reducción de los inconvenientes que presenta el estado de la técnica en la materia: a) La posibilidad de cristalización del fluido de trabajo. b) La operación en condiciones de vacío de la mezcla agua-bromuro de litio. c) Una separación difícil refrigerante-solución en la mezcla amoniaco-agua. d) Por último, también está destinada a solucionar parte de los inconvenientes asociados a la utilización de una enfriadora agua-agua, como son la utilización de una torre de refrigeración, un aero-refrigerante o cualquier otro disipador de calor que suponga en la instalación grandes necesidades de espacio o problemas higiénicosanitarios. 2 Explicación de la invención ES 2 356 542 A1 A modo de explicación de la Enfriadora de agua por absorción tipo aire-agua o agua-agua de Amoniaco y Nitrato de Litio consiste en una instalación enfriadora de agua de absorción que usa como par refrigerante-absorbente la mezcla amoniaco-nitrato de litio, en la que todos los intercambiadores del equipo son intercambiadores de placas termosoldadas mejorando los procesos de transferencia de calor y materia y que conforma un ciclo de simple efecto diseñada para incorporar energía solar en aplicaciones de aire acondicionado permitiendo, así mismo, abordar las exigencias de refrigeración de edificios para potencias máximas de 15 kW. Sus componentes principales son: absorbedor de burbuja de placas, generador de ebullición en flujo de placas, condensador y evaporador de placas, intercambiador recuperador y líquido-vapor de placas, depósito separador del vapor de amoniaco y válvula autoreguladora del caudal de solución. Es importante indicar que el amoniaco será el refrigerante mientras que como absorbente actuará el nitrato de litio al tratarse, esta último de una sal con una alta afinidad por el vapor de amoniaco. Así, la enfriadora de agua puede operar en modo agua-agua o bien en modo aire-agua en función de las necesidades de la instalación. Esto se consigue disponiendo de dos modelos de enfriadora de absorción, aire-agua y agua-agua, capaz de adaptase a las necesidades de cualquier instalación. En el modelo agua-agua todos los intercambiadores de calor son intercambiadores de placas corrugadas. En el modelo aire-agua se distinguen dos alternativas, la primera consiste en utilizar una batería imbricada, de forma que parte de la misma se utiliza para condensar amoniaco refrigerante y el resto para enfriar el agua de refrigeración del absorbedor de la enfriadora. La segunda alternativa consiste en disponer de una batería destinada a enfriar el agua de refrigeración procedente tanto del condensador como del absorbedor. Descripción de los dibujos Para complementar la descripción que se está realizando y con objeto de ayudar a una mejor comprensión de las características del invento, de acuerdo con los ejemplos preferentes de realización práctica del mismo, se acompaña como parte integrante de dicha descripción, las figuras que se relacionan a continuación; La figura 1.- Diagrama del proceso de refrigeración por absorción tipo agua-agua. La figura 2a.- Esquema del sistema de distribución de refrigerante y solución situado en la entrada del absorbedor- Planta. La figura 2b.- Esquema del sistema de distribución de refrigerante y solución situado en la entrada del absorbedor- Alzado. La figura 2c.- Esquema del sistema de distribución de refrigerante y solución situado en la entrada del absorbedor- Planta inferior. La figura 2d.- Esquema del sistema de distribución de refrigerante y solución situado en la entrada del absorbedor- Perfil visto desde la izquierda. La figura 2e.- Esquema del sistema de distribución de refrigerante y solución situado en la entrada del absorbedor- Perfil Detalle A. La figura 2f.- Esquema del sistema de distribución de refrigerante y solución situado en la entrada del absorbedor- Perfil Detalle B. La figura 3.- Diagrama del proceso de refrigeración por absorción tipo aire-agua. La figura 4.- Diagrama del proceso de refrigeración por absorción tipo aire-agua con batería imbricada. La figura 5a.- Configuración del condensador según batería imbricada de acero-Planta. La figura 5b.- Configuración del condensador según batería imbricada de acero-Perfil. La figura 5c.- Configuración del condensador según batería imbricada de acero-Alzado delantero en el que se aprecia el circuito de agua. En las mismas es importante destacar los siguientes elementos o partes constituyentes: 1. Condensador. 2. Depósito condensado. 3 3. Subenfriador para el refrigerante líquido. 4. Válvula de expansión del refrigerante líquido. 5. Evaporador. 6. Distribuidor. 7. Absorbedor. 8. Depósito de solución rica. 9. Bomba de circulación. 10. Intercambiador de calor. 11. Generador. 12. Depósito de generador. 13. Válvula de expansión. 14. Baterías de agua. Ejemplo de realización preferente ES 2 356 542 A1 A modo de ejemplo de realización preferente de la Enfriadora de agua por absorción tipo agua-agua de Amoniaco y Nitrato de Litio aplicable, en la figura 1 se aprecia como la misma se compone...

1. Enfriadora de agua por absorción tipo aire-agua o agua-agua de Amoniaco y Nitrato de Litio caracterizado por utilizar como par refrigerante-absorbente la mezcla amoniaco-nitrato de litio, con un intercambiador de calor de placas empleado como evaporador, con un intercambiador de calor de placas empleado como absorbedor, con un intercambiador de calor de placas empleado como intercambiador de calor de solución, con un intercambiador de calor de placas empleado como generador, con un intercambiador de calor de placas empleado como subenfriador de refrigerante y con un intercambiador de calor de placas empleado como condensador para el modelo de enfriadora aguaagua u opcionalmente con una batería de tubos aleteados de acero empleada como condensador para el modelo aireagua, caracterizada por su accionamiento con agua caliente procedente de captadores solares y su posible operación con sistemas de disipación seca. 2. Enfriadora de agua por absorción tipo aire-agua o agua-agua de Amoniaco y Nitrato de Litio con todos los intercambiadores de calor de placas o alternativamente con batería de tubos aleteados de acero empleada como condensador, según reivindicación 1, caracterizada por la generación de la fase vapor de refrigerante a partir de la solución de refrigerante-sal mediante un dispositivo de generación compuesto por un intercambiador de placas corrugadas seguido de un depósito donde se produce la separación de las dos fases, vapor de refrigerante y solución pobre de refrigerante, obtenidas en el intercambiador de calor gracias al aporte de calor de una corriente de agua caliente procedente de los captadores solares y circulando en contracorriente con la solución. 3. Enfriadora de agua por absorción tipo aire-agua o agua-agua de Amoniaco y Nitrato de Litio según reivindicación 1 y 2, caracterizado por usar un absorbedor de burbujas de placas corrugadas, en el que el amoniaco vapor se inyecta en el seno del puerto de distribución de entrada y se reparte uniformemente en el intercambiador de placas mediante un distribuidor que hace de mezclador de gas y líquido. El distribuidor se ubica en la entrada del absorbedor y se inicia con una T que conecta la línea de vapor de amoniaco y la línea de solución pobre. La línea de vapor, de menor diámetro que el puerto del intercambiador, se prolonga hasta el final del puerto de entrada del intercambiador. El extremo final del tubo está taponado y en la parte inferior del tubo se ha realizado una apertura de forma trapezoidal con una menor apertura al principio del puerto de distribución para irse ensanchando hacia el final del puerto. El área de salida del vapor a través de la apertura realizada en la parte inferior del tubo, es ligeramente superior al área de paso del tubo. La solución circula por la zona anular que queda entre el tubo de vapor y el puerto distribución del intercambiador. El flujo bifásico que se genera circula a continuación en los canales del intercambiador de placas donde se desarrolla el proceso de absorción. Por último, el calor generado en el proceso de absorción es disipado mediante una corriente de agua de refrigeración que circula en contracorriente con la solución. 4. Enfriadora de agua por absorción tipo aire-agua o agua-agua de Amoniaco y Nitrato de Litio según reivindicación 1, 2 y 3, caracterizada por utilizar una válvula de expansión de solución que mediante un sistema de diafragma, muelles y orificios, autorregula automáticamente y sin aporte de energía externa adicional, en los rangos de temperaturas de funcionamiento adecuados, su apertura, manteniendo el caudal de solución pobre fijado, independientemente de la presión existente en el generador y en el absorbedor. 5. Enfriadora de agua por absorción tipo aire-agua o agua-agua de Amoniaco y Nitrato de Litio según reivindicación 1, 2, 3 y 4, caracterizada por la utilización de una batería de tubos de acero y aletas de aluminio imbricada en la que parte de la misma está destinada a condensar el refrigerante y el resto a disipar el calor del agua de refrigeración. La batería consta de dos filas de tubos de acero con aletas de aluminio. Una de las filas estará dedicada a condensar amoniaco y la otra a enfriar agua de refrigeración. Cada fluido que circula por la batería (amoniaco y agua) recorrerá un circuito diferente de acuerdo a las necesidades del proceso. La batería será curvada de acuerdo a las necesidades espaciales de la estructura de la enfriadora de agua. 6 ES 2 356 542 A1 7 ES 2 356 542 A1 8 ES 2 356 542 A1 9 ES 2 356 542 A1 ES 2 356 542 A1 11 ES 2 356 542 A1 12 ES 2 356 542 A1 13 ES 2 356 542 A1 14 ES 2 356 542 A1 OFICINA ESPAÑOLA DE PATENTES Y MARCAS ESPAÑA