REFRIGERACIÓN POR ADSORCIÓN SOLAR. UNIVERSIDAD PONTIFICIA BOLIVARIANA FACULTAD DE INGENIERIA ESCUELA DE INGENIERIA MECANICA REFRIGERACIÓN POR ADSORCIÓN SOLAR.

ING. Emil Hernández Arroyo Director de Proyecto ING. Emil Hernández Arroyo Ingeniería Mecánica Seccional Bucaramanga 2010

OBJETIVO GENERAL Diseñar y construir un sistema de refrigeración que funcione por adsorción y energía solar usando metanol como refrigerante y carbón activado como adsorbente basado en investigaciones similares para medir datos pertinentes hacia la obtención de la eficiencia de dicho sistema.

Objetivos Específicos Diseñar y construir un sistema de refrigeración en la universidad Pontificia Bolivariana seccional Bucaramanga, proyecto investigativo generado por medio del DGI y ASHRAE. Diseñar un sistema de control y medición para seguir los patrones y el comportamiento del sistema. Monitorear los datos leídos. Analizar la eficiencia por medio del coeficiente de rendimiento (COP) para comparar con otros proyectos realizados.

Principio de Funcionamiento

Ciclo Adsorción Adsorbente Condensador Evaporador vapor vapor líquido

Definición Adsorción Acumulación de una sustancia en una determinada superficie inter superficial entre dos fases. El resultado es la formación de una película líquida o gaseosa en la superficie de un cuerpo sólido o líquido.

Pares Adsorbente - Adsorbato Adsorbente – Sólido (material poroso) Carbón activado Gel de sílica Zeólita Adsorbato – Líquido/gás (fluido refrigerante) Metanol Agua Amoníaco

Carbón Activado Temperatura de regeneración; capacidad de retener el metanol; no reacciona químicamente con el metanol; buena estabilidad con el uso; sin toxicidad y no corrosivo; bajo costo relativo.

Metanol Dimensiones de las moléculas; temperatura del evaporador; elevada entalpía de evaporación (1.180 kJ/kg); estabilidad con el carbón activado; elevado punto de ebullición a temperatura ambiente (65ºC).

Ventajas y desventajas del sistema No necesita energía eléctrica o mecánica (compresor) para operar; uso de diversas fuentes de energía térmica (energía solar, gas natural, calor residual); simplicidad operacional con respecto a los sistemas de absorción; uso de fluidos de trabajo no agresivos al medio ambiente. Desventajas: Intermitencia del ciclo de funcionamiento; larga duración del período de refrigeración; bajos coeficientes de performance.

PROCESO DE DISEÑO Modelo de una vía Modelo dos vías

Colector Solar Dimensiones de 1.6*0.8*0.13 mts con placas en acero inoxidable

Condensador tubería de acero inoxidable calibre 18, diámetro de 1 ½ pulgadas y área de intercambio 0.6 mt2. Está inmerso en una caja de aluminio de 0.32m*0.80m*0.45m

Evaporador tubería de acero inoxidable calibre 18, diámetro de 1 ½ pulgadas y área de intercambio 0.5 mt2 en una caja de aluminio y dimensiones 0.6*0.7*0.1 mts.

RESULTADOS Y DISCUSIÓN Inyección del metanol. Introducción del carbón activado.

Medición de temperatura Software microScan v.5, Termocuplas tipo K modulo de adquisición de temperatura IntechMicro 2100-A16 RS232.

Radiación solar Piranómetro Kipp & Zonen CM3 Hora H [W/m2] 10:00 a.m. 695 11:25 a.m. 820 12:00 p.m. 847 12:48 p.m. 910 01:50 p.m. 874 02:30 p.m. 720 03:00 p.m. 579 Hprom [W/m2] 777,86 Piranómetro Kipp & Zonen CM3 Indicador digital de radiación CC20 obteniendo rangos entre 579 y 910 W/m2.

Monitoreo de la temperatura en la cámara de enfriamiento Agosto 2/10

COP Sistema COP París (PONS e GRENIER, 1987) 0.085 COP = (Qc.agua)/ (Qin) COP = 0.018 Sistema COP París (PONS e GRENIER, 1987) 0.085 Monastir (MEDINI et al., 1991) 0.067 Agadir (BOUBAKRI et al., 2000) 0.069 Brasil (PRALON et al., 2005)

CONCLUSIONES Se presentaron los parámetros apropiados para la construcción de un sistema de refrigeración solar funcionando por adsorción con carbón activado como adsorbente y metanol como adsorbato. Se construyó y entregó un sistema de refrigeración solar constituido por un colector solar, un condensador y un evaporador elaborados en acero inoxidable, junto a sus conexiones del mismo material. El sistema permite con la radiación solar y la adsorción del carbón activado un ciclo de refrigeración intermitente ya que la refrigeración no es constante y se registra de forma nocturna. Se estableció un sistema de monitoreo cuyo trabajo no fue exitoso ya que se presentaron varios inconvenientes con el módulo de adquisición de datos .

CONCLUSIONES Se monitorearon las temperaturas del ambiente y el evaporador en un ciclo completo de refrigeración presentando un descenso de temperatura en el agua del evaporador de aproximadamente 8ºC por un tiempo considerable, dato que se usó para la estimación del COP y su posterior comparación con otros proyectos.

GRACIAS