On Febrero 29, 2016

Desarrollo de un sistema de enfriamiento pasivo para aplicaciones de conservación de productos perecederos y aire acondicionado

Investigador/es: Alexis Acuña Ramirez

Desarrollo de un sistema de enfriamiento pasivo para aplicaciones de conservación de productos perecederos y aire acondicionado


Convocatoria: PROGRAMA INVESTIGACIÓN, DESARROLLO E INNOVACIÓN (FESE-2009)
Modalidad: Desarrollo Tecnológico
Monto del apoyo: $ 200,000.00

Clave del proyecto: 111/6/C/28/15
Clave de programa: 2394

Responsable Técnico del proyecto: Dr. Nicolás Velázquez Limón

Día con día está creciendo el interés por desarrollar tecnologías de enfriamiento termosolar; el indiscutible calentamiento global, los constantes incrementos de precios en las tarifas eléctricas, la falta de energía eléctrica en ciertas zonas del país, entre otros motivos, han originado una búsqueda por tecnologías de enfriamiento sustentables activadas con energías renovables.

Este trabajo presenta el desarrollo de una tecnología de enfriamiento que funciona a través de un ciclo de absorción difusión con la mezcla de trabajo amoniaco-agua-helio (NH3-H2O-He), la cual es activada de forma directa por energía solar térmica; el sistema presenta la peculiaridad de no necesitar de energía eléctrica para operar. La propuesta se basa en un modelado matemático, el cual fue codificado obteniendo un simulador y posteriormente validado con resultados experimentales reportados en la literatura. Se estudió el método de acoplamiento entre el sistema de enfriamiento y un sistema de colección solar conformado por cuatro concentradores parabólicos compuestos (CPC), cuyos tubos absorbedores poseían un diámetro de 0.03 m, y una concentración geométrica de 2.6. Se encontró que la temperatura en el generador de activación para el acoplamiento fue de 96.5 °C, dando como resultado una eficiencia de 0.59 para la unidad de enfriamiento, y una eficiencia de 0.60 para el sistema de colección solar. La eficiencia global del sistema de enfriamiento termosolar resultante fue de 0.35. El sistema propuesto permite alcanzar temperaturas de hasta -10 °C en el evaporador, con temperaturas de 40 °C en el absorbedor y condensador. La capacidad de enfriamiento obtenida para este caso fue de 2.5 kW.

Con miras de mejorar el rendimiento de la unidad, se estudió de forma teórica la eficiencia del sistema al emplear amoniaco-nitrato de litio (NH3-LiNO3) y amoniaco-tiocinato de sodio (NH3-NaSCN) como mezclas de trabajo, además de estudiar los efectos de utilizar helio (He) o hidrogeno (H2) como gases inertes. Los resultados muestran que a temperaturas por debajo de los 0 ˚C, que son similares a las usadas en la conservación de productos perecederos, la mezcla NH3-LiNO3-He es 46% más eficiente que la mezcla NH3-NaSCN, y 69% más eficiente que el NH3-H2O. No obstante, cuando se trabaja a una temperatura de 7.5 ˚C en el evaporador, la cual es similar a la demandada por los aires acondicionados, la mezcla NH3-H2O-He alcanza una mejor eficiencia que el NH3-LiNO3-He. Asimismo se encontró que a 10 ˚C en el evaporador el NH3-NaSCN-He y el NH3-LiNO3-He obtienen el mismo rendimiento. La mezcla NH3-NaSCN presenta problemas de cristalización cuando trabaja a temperaturas de generación más bajas que el NH3-LiNO3. Una vez concluido este estudio fue posible obtener la ingeniería básica del sistema, lo que posteriormente permitió el diseño del sistema de acoplamiento, la bomba de burbujas y el sistema de captación solar.

Con el trabajo desarrollado se ha establecido una metodología que permite acoplar un sistema de colección solar tipo CPC con un sistema de enfriamiento por absorción difusión. Asimismo se encontró que para el sistema propuesto la mezcla NH3-LiNO3 es más eficiente que la mezcla NH3-H2O y NH3-NaSCN. Conjuntamente se trabajó en el desarrollo del prototipo experimental, el cual ostenta posibilidades de ser industrializado, ya que su implementación social aporta en la solución de los problemas relacionados con el uso de fuentes de energías convencionales y cambio climático.

 Posibles usuarios:

Sociedad en general, comunidades alejadas a la red de distribución eléctrica, personas con necesidades de enfriamiento.

 Financiado por:

Fundación F.E.S.E. y U.A.B.C.

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