On Mayo 9, 2016

Estudio teórico y experimental de un quemador generador de un sistema de enfriamiento por absorción

Investigador/es: M.I. Gabriel Ernesto Pando Martínez

Estudio Teórico y Experimental de un Quemador Generador


Los sistemas de aire acondicionado por compresión mecánica de vapor son los principales consumidores  de  energía  en  los  edificios  y  su  funcionamiento  produce  altas  cargas  de electricidad en  el  verano. Una alternativa para minimizar el  consumo de  energía  en esta aplicación,  es  el  uso  de  sistemas  de  enfriamiento  por  absorción  en  las  cuales,  la  fuente principal de energía es calor, además, éste puede ser obtenido de diversas fuentes, como energía solar, calor de desecho y biocombustibles entre otros.

En este trabajo se presenta el desarrollo teórico y la construcción de un generador híbrido solar-biogás para ser utilizado en un sistema de enfriamiento por absorción avanzado de 17.6 kW de capacidad, el cual utiliza amoniaco-agua como fluido de trabajo. El generador propuesto  consta  de  dos  secciones;  la  primera  sección,  se  compone  de  una  cámara  de combustión  rodeada  de  dos  serpentines  helicoidales  donde  se  genera  la  mayor  parte  de vapor de amoniaco mediante la combustión de biogás, la segunda sección está compuesta de un intercambiador de calor de tubo y coraza con película descendente en tubos verticales y su objetivo es aumentar la integración energética interna de la etapa de generación. Se presentan las ecuaciones que rigen los procesos de transferencia de calor involucrados para  el  diseño  del  equipo  y  mediante  una  metodología  propuesta  se  resuelve  el  modelo matemático y por medio de un estudio paramétrico, se determinan las dimensiones óptimas de la cámara de combustión, los serpentines helicoidales y el intercambiador de calor de tubo  y  coraza.  Mediante  un  estudio  de  simulación  en  TRNSYS,  se  realiza  un  estudio comparativo durante la temporada de verano (mayo a septiembre) de un año típico para la ciudad  de  Mexicali,  B.C.  entre  un  sistema  de  enfriamiento  por  absorción  activado  con energía  solar  y  biogás  y  uno  de  compresión  mecánica  de  vapor  activado  con  energía eléctrica. Los resultados muestran que el costo de operación del sistema de enfriamiento por absorción presenta mayor costo anual de operación cuando utiliza biogás únicamente comparado con el sistema de compresión mecánica de vapor para la tarifa 1F, sin embargo, se tiene un ahorro del 50.4% si el usuario se encuentra en la tarifa DAC (domestica de alto consumo), mientras que en el caso del sistema híbrido solar-biogás, se obtienen costos de operación  inferiores  a  la  unidad  de  compresión  mecánica  de  vapor  en  un  67.5%  para  la tarifa DAC y de un 26.7% para la tarifa 1F.

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