ES2094714T3 - Procedimiento para el funcionamiento de un grupo de refrigeracion por absorcion, asi como grupo de refrigeracion por absorcion. - Google Patents

Abstract

EN UN PROCEDIMIENTO PARA LA OPERACION DE UN AGREGADO DE ENFRIAMIENTO QUE ABARCA UNA CUÑA (1) EXTRACTORA, CONDENSADOR (10), EVAPORADOR (12) Y ABSORBEDOR (14) CON UN CIRCUITO DE DISOLVENTE, UN CIRCUITO DE MEDIO DE TRABAJO Y UN CIRCUITO DE GAS AUXILIAR SE OPERA AMONIACO COMO MEDIO DE TRABAJO A PARTIR DE UNA SOLUCION DE AMONIACO BAJO AFLUENCIA CONTINUA DE ENERGIA TERMICA Y A CONTINUACION SE LICUA MEDIANTE GENERACION TERMICA, BAJO RECEPCION DE CALOR A PARTIR DE EVAPORACION EN ESPACIO DE ENFRIAMIENTO Y DE UNA SOLUCION DE AMONIACO POBRE ABSORBIDA, DONDE SE CONSIGUE LA REGULACION PARA LA OPERACION DE LA ENERGIA TERMICA NECESARIA EN DEPENDENCIA DE LAS MODIFICACIONES DE TEMPERATURA CON REFERENCIA A UNA TEMPERATURA PREVIAMENTE DADA DEL ESPACIO DE REFRIGERACION CON LA AYUDA DE UN MODULO ELECTRONICO BAJO UTILIZACION DE REGULACION FUZZY.

Description

Procedimiento para el funcionamiento de un grupo de refrigeración por absorción, así como grupo de refrigeración por absorción.

La invención se refiere a un procedimiento para el funcionamiento de un grupo de refrigeración por absorción que comprende un extractor, condensador, evaporador y absorbedor, con un circuito cerrado de disolvente con un disolvente que cambia entre concentración más fuerte y más débil de un medio de trabajo, un circuito cerrado de medio de trabajo con un medio de trabajo que cambia entre un estado gaseoso y un estado líquido disueltos en el disolvente, un circuito cerrado de gas auxiliar con un gas auxiliar que cambia entre concentración más fuerte y más débil del medio de trabajo, siendo el medio de trabajo extraído desde la solución rica en medio de trabajo con alimentación de energía térmica y licuado a continuación mediante extracción de calor, evaporado con absorción de calor procedente de un recinto a refrigerar, y absorbido por la solución pobre en medio de trabajo, y sirviendo el gas auxiliar como portador para el medio de trabajo entre la fase de evaporación y la fase de absorción. Un procedimiento de este tipo es conocido ya según el documento US-A-2 280 051. La invención se refiere además a un grupo de refrigeración por absorción para la puesta en práctica del procedimiento, así como a un frigorífico que está equipado con un grupo de refrigeración por absorción arriba descrito.

Los grupos de refrigeración por absorción, contrariamente a los grupos de refrigeración por compresión que trabajan con un compresor de funcionamiento mecánico, funcionan con energía térmica. La posibilidad de poder trabajar, aparte de con energía eléctrica, también con un generador de calor, como por ejemplo un quemador de gas, ha conducido a una amplia utilización de grupos de refrigeración por absorción del tipo citado al principio en pequeños aparatos de refrigeración para vehículos de camping, barcos y similares. Se emplean por lo demás grupos de refrigeración por absorción allí donde se precisan frigoríficos que trabajen sin hacer ruido, por ejemplo en los llamados minibares para autoconsumo en habitaciones de hoteles.

Un grupo de refrigeración por absorción presenta los componentes principales señalados esquemáticamente en Fig. 2: extractor, condensador, evaporador y absorbedor. Además, hay que distinguir entre tres circuitos cerrados, a saber, un circuito cerrado de disolvente, un circuito cerrado de medio de trabajo y un circuito cerrado de gas auxiliar, siendo el disolvente en el campo de aplicación aquí presente agua o bien una solución acuosa de amoníaco, el medio de trabajo amoníaco y el gas auxiliar hidrógeno o helio.

Las líneas continuas en Fig. 2 representan el circuito cerrado de disolvente, que presenta dos corrientes másicas de diferente concentración de amoníaco, una corriente dibujada en trazo fino de concentración más débil (pobre en medio de trabajo amoníaco) y una corriente dibujada en trazo más grueso de concentración más fuerte (rica en medio de trabajo amoníaco).

La línea de puntos muestra por el contrario el circuito cerrado de medio de trabajo. El amoníaco es separado de la solución fuertemente concentrada en el extractor mediante aportación de calor y licuado a continuación en el condensador mediante extracción de calor. El proceso de evaporación del amoníaco líquido en el evaporador extrae calor del recinto a refrigerar a un nivel de temperatura bajo. El amoníaco gaseoso fluye entrando en el absorbedor y es absorbido por el disolvente pobre en amoníaco. Se cierra así el circuito cerrado de frío.

Las líneas de trazos y puntos en la parte derecha de la Fig. 2 muestran el circuito cerrado de gas auxiliar, estando el gas auxiliar formado por hidrógeno. El hidrógeno está enriquecido al máximo con gas amoníaco en la parte inferior del absorbedor, mientras que la concentración de amoníaco disminuye hacia la parte superior del absorbedor, porque el amoníaco es absorbido por la solución pobre que fluye en contracorriente. Cuanto menor es la concentración de amoníaco, tanto más ligero es el gas auxiliar, por lo que puede ascender en el absorbedor hacia arriba, hacia el evaporador. En el evaporador hay presente hidrógeno casi puro. En el evaporador, el gas auxiliar puro se mezcla con el amoníaco evaporado, por lo que la mezcla gaseosa se hace pesada y es impulsada hacia abajo, al absorbedor, desplazando la misma simultáneamente a la mezcla gaseosa más ligera por delante de ella desde un recipiente al serpentín tubular del absorbedor. Se cierra así el circuito cerrado del gas auxiliar.

Como los tres circuitos cerrados están en unión entre ellos a través del sistema de tuberías del grupo de refrigeración por absorción, la variación en un circuito cerrado provoca variaciones en los otros dos circuitos cerrados.

En la Fig. 1 se muestran otros detalles del grupo de refrigeración por absorción según la invención.

El extractor está configurado como bomba de borboteo de vapor, en la cual dentro de un tubo hervidor cilíndrico calentado exteriormente está dispuesto un tubo de bombeo, en el cual la solución rica es introducida por abajo. Debido al calentamiento, el amoníaco de la solución acuosa se evapora y asciende en el tubo de bombeo en forma de burbujas hacia arriba. La diferencia de densidades entre el líquido que se encuentra en el tubo de bombeo, enriquecido con burbujas de vapor, y la columna de disolvente rico "a" en Fig. 1 provoca la circulación del disolvente, llegando el disolvente, que fluye en contracorriente respecto a la solución rica, como solución pobre a través de un tubo de entrada al absorbedor.

El vapor de amoníaco ascendente lleva consigo una pequeña fracción de agua, que es extraída plenamente en el tramo de tubería que se encuentra entre el extractor y el condensador. Este tramo de tubería sirve por tanto como separador de agua.

Una conducción formada por dos tubos concéntricos está conducida en la entrada del extractor. La solución rica es alimentada al extractor por el tubo interior, mientras que por el recinto anular exterior fluye retrocediendo la solución débilmente concentrada, que ha sido calentada en el extractor. El tramo de tubería concéntrico sirve por tanto como intercambiador de calor de líquido en contracorriente, en el cual el calor es cedido por la solución pobre a la solución roca, por lo que ésta llega precalentada al extractor.

Un grupo de refrigeración por absorción del tipo arriba descrito según Fig. 2 es regulado mediante un termostato, que está dispuesto sobre el evaporador en el recinto a refrigerar. Si la temperatura en el recinto a refrigerar desciende por debajo de un valor prescrito dado de por ejemplo 4ºC, se para el dispositivo de calefacción del extractor, por lo que la temperatura en la zona de cocción baja tanto, que el disolvente rico no hierve ya. Esto significa que se interrumpe el circuito cerrado de disolvente. En consecuencia, no se dispone de vapor de amoníaco alguno, ni de amoníaco líquido alguno en el condensador respectivamente, por lo que se interrumpe el circuito cerrado de medio de trabajo. Se interrumpe también por tanto el circuito cerrado de gas, porque no se genera ya mezcla de gas rica, pesada, alguna, ni fluye hacia abajo, desplazando a la cantidad de gas pobre por delante de ella hacia el evaporador. Cuando el funcionamiento del grupo de refrigeración por absorción ha llegado a detenerse, la temperatura en el recinto a refrigerar aumenta. En cuanto la temperatura alcanza un valor de umbral predeterminado, por ejemplo 8ºC, el dispositivo de calefacción es puesto de nuevo en funcionamiento mediante la regulación por termostato, para elevar nuevamente la temperatura fuertemente enfriada entre tanto en la zona del hervidor a la temperatura de aproximadamente 160 - 200ºC. Con un consumo de potencia máximo, la zona del hervidor es calentada ahora a 160 - 200ºC, no extrayéndose todavía amoníaco alguno durante el proceso de calentamiento. Se puede partir del hecho de que el funcionamiento del grupo de refrigeración por absorción sólo se inicia tras 2 - 20 minutos y tras haberse establecido los circuitos cerrados arriba descritos. Sólo a partir de ese instante se proporciona una potencia de refrigeración, refrigerándose entonces a una temperatura más baja que la temperatura prescrita de 6ºC, antes de que el sistema se pare debido al control por termostato. El control por termostato se efectúa en el modo: conectado con pleno consumo de potencia / desconectado.

A las ventajas de un grupo de refrigeración por absorción del tipo arriba descrito, tales como estructura sencilla sin partes en movimiento y funcionamiento sin ruido, exento de mantenimiento, se opone como inconveniente sustancial un consumo de energía comparativamente elevado, por lo que se obtiene un rendimiento relativamente bajo con respecto a la potencia de refrigeración. Numerosos ensayos y propuestas para mejorar el rendimiento, hasta ahora sólo han conducido a éxitos en pequeña medida. La razón para ello se halla en primer lugar en la compleja cooperación de los parámetros de procedimiento y aparato mutuamente dependientes, que deben ser ajustados con precisión entre sí. Cuando se pone en marcha el grupo de refrigeración, no se obtiene potencia de refrigeración alguna hasta que tras una prolongada fase de calentamiento se genera amoníaco y se proporciona el mismo en el evaporador. Durante esta fase de calentamiento hay que alimentar la máxima energía. Tampoco mediante la regulación intermitente del grupo de refrigeración se puede impedir que se proporcione amoníaco líquido en exceso en el evaporador, que no se evapora por completo en el evaporador, sino en el intercambiador de calor de gas o en la conducción de unión entre evaporador y absorbedor. Esto significa que no se puede aprovechar la cantidad de amoníaco en exceso para la refrigeración deseada en el recinto a refrigerar, lo cual representa una pérdida.

La invención se plantea por tanto el problema de mejorar sustancialmente el rendimiento de un grupo de refrigeración por absorción del tipo genérico citado, a saber reducir notablemente el consumo de energía para una potencia mejorada.

Este problema se resuelve mediante el modo de procedimiento señalado en la reivindicación 1 y las características del grupo de refrigeración por absorción señaladas en la reivindicación 15.

Según la invención, la energía térmica para la extracción del medio de trabajo desde la solución rica en medio de trabajo es alimentada continuamente a través del dispositivo de calefacción al extractor. Para ello, la regulación de la energía térmica necesaria para la extracción se lleva a cabo según la invención en función de variaciones de temperatura con respecto a una temperatura predeterminada, sustancialmente constante, en el recinto a refrigerar. Si la temperatura en el frigorífico aumenta en \DeltaT, se alimenta más energía térmica al hervidor mediante el dispositivo de calefacción, por lo que se proporciona más vapor de amoníaco en el extractor o respectivamente se evapora más amoníaco a través del condensador en el evaporador. Si la temperatura en el recinto a refrigerar cae por debajo del valor prescrito deseado, tiene lugar inmediatamente un control apropiado del dispositivo de calefacción con vistas a un menor consumo de potencia, por lo que se proporciona menos amoníaco en el evaporador. Las variaciones de temperatura se detectan de manera ventajosa con al menos un sensor dispuesto en el espacio aéreo del recinto a refrigerar.

En contraposición al modo de funcionamiento intermitente convencional según el modo conectado-desconectado, la regulación de la energía térmica necesaria para la extracción tiene lugar con un módulo electrónico empleando regulación por lógica no lineal. El consumo de potencia se adapta continuamente con ayuda de esta regulación por lógica no lineal, por lo que sólo se producen oscilaciones de temperatura comparativamente pequeñas en el recinto a refrigerar, condicionadas por factores de perturbación, tales como la apertura del frigorífico, la colocación de alimentos calientes y similares.

El empleo según la invención del módulo electrónico con regulación por lógica no lineal permite controlar también el tiempo de funcionamiento del grupo de refrigeración por absorción. Como debido a la alimentación de calor continua y al control con ayuda del módulo electrónico empleando la regulación por lógica no lineal se obtiene un rendimiento sustancialmente mejorado del grupo de refrigeración por absorción, teniendo lugar el control en rangos de \DeltaT comparativamente pequeños alrededor del valor prescrito, la temperatura del evaporador no tiene que ser tan baja en comparación con un control por termostato. Como por otra parte es posible un nivel de temperatura más alto del evaporador, esto significa por otra parte que no hay que evaporar tanto amoníaco como en el caso de un funcionamiento por termostato. Esto significa a su vez que la mezcla gaseosa en el absorbedor no tiene que ser tan pobre en concentración de amoníaco como en el caso de funcionamiento intermitente, sino que puede ser más rica. Por tanto, la diferencia de presión parcial entre la mezcla gaseosa pobre y el amoníaco resulta menor, por lo que se evapora menos amoníaco. Como la mezcla gaseosa en el absorbedor, en la zona del tubo de entrada, no tiene que ser tan pobre como en el caso de funcionamiento intermitente, el disolvente pobre alimentado a través del tubo de entrada al absorbedor puede presentar también una concentración de amoníaco más alta, es decir ser más rica. Sin embargo, si la concentración en el disolvente pobre es más fuerte que en caso de funcionamiento intermitente, esto significa que la temperatura necesaria en el hervidor puede hallarse a un nivel de temperatura más bajo que en caso de funcionamiento intermitente. Mientras que en caso de funcionamiento intermitente este rango de temperatura se halla en aproximadamente 160 - 200ºC, con la alimentación continua de la energía térmica según la invención el nivel de temperatura se puede bajar a 140 - 150ºC. Esto tiene como consecuencia ventajosa que se necesita menos energía y que se producen por tanto menores pérdidas. Una temperatura más baja en la zona del hervidor y una concentración más alta del medio de trabajo amoníaco significan también que en el separador de agua se separa menor cantidad de agua.

La concentración del medio de trabajo en la solución pobre de 10 a 17% para funcionamiento intermitente o respectivamente alimentación discontinua de la energía térmica, se puede aumentar según la invención con alimentación continua de la energía térmica hasta 20 a 25%.

En otra configuración según la invención del procedimiento de funcionamiento se prevé que la presión de funcionamiento descienda, para reducir el consumo de energía, desde aproximadamente 19,5 bar para alimentación discontinua de la energía térmica hasta aproximadamente 15,5 bar con alimentación continua de la energía térmica.

Si se aumenta la concentración de la solución pobre, ello significa un fuerte hervido en el extractor. Disminuye en consecuencia la circulación de solución por cantidad de amoníaco hervida. Se prevé por tanto, de manera ventajosa, un aumento de la cantidad de circulación del circuito cerrado de disolvente respecto a una alimentación discontinua de la energía térmica mediante acortamiento del tubo de bombeo del extractor, a saber se acelera ésta. Sin embargo, esto tiene como consecuencia que hay que bajar el nivel de la solución débil respecto a un grupo con funcionamiento intermitente, al objeto de garantizar que la solución débil no pueda fluir retrocediendo en el tubo de bombeo del hervidor. El nivel de la solución débil se puede bajar, tal como se prevé según la invención, mediante disminución de la relación de secciones transversales de flujo de la solución pobre en medio de trabajo del extractor en la zona de bombeo al tubo de entrada en el absorbedor respecto a la alimentación discontinua de la energía térmica. Se puede por ejemplo aumentar la sección transversal del tubo de entrada manteniéndose sin variación el diámetro exterior del hervidor, de modo que se producen menores pérdidas por fricción en el tubo de entrada y baja por tanto el nivel de la solución pobre en el extractor, a saber en la zona que rodea al tubo de bombeo. Por razones de seguridad, la bajada del nivel se elige de modo que las burbujas de gas amoníaco que ascienden por el tubo exterior no puedan transportar por arrastre fracción alguna de disolvente de modo que el disolvente pudiera fluir retrocediendo en el tubo de bombeo.

Como en el separador de agua, a saber en la zona entre el extractor y el condensador, se separa menos vapor de agua, según la invención se prevé acortar la condensación del agua a partir del vapor en la transición del extractor al condensador respecto a un grupo con alimentación discontinua de la energía térmica. Esto se consigue de modo que el extractor se transforma directamente, a través del separador de agua, por medio de un codo, en el condensador. En caso contrario, la temperatura en el separador de agua resultaría tan baja, que ya en el separador de agua se licuaría y fluiría retrocediendo amoníaco, lo que aumentaría el consumo de energía. Como el separador de agua es más corto, se producen también menores pérdidas de energía que en caso de funcionamiento discontinuo. Como la transición del extractor al condensador es más corta según la invención, pero hay que garantizar que se pone a disposición del evaporador amoníaco licuado, de manera ventajosa adicional se prevé aumentar la evacuación de calor en el condensador respecto a un funcionamiento con aportación de calor discontinua, para lo cual se proporciona en el condensador una superficie de transferencia de calor aumentada en comparación con el funcionamiento intermitente. Esto conduce a una evacuación de calor mejorada así como a una condensación completa del amoníaco gaseoso, conduciendo un subenfriamiento del condensado a una mejora del rendimiento. La reducción arriba citada de la presión de funcionamiento desde 19,5 bar a aproximadamente 15,5 bar no conduce a pérdidas de potencia, gracias a proporcionarse una superficie de refrigeración aumentada en la zona del condensador.

Para la generación de la energía térmica se puede emplear de manera ventajosa energía eléctrica, empleándose este tipo de energía principalmente en minibares en habitaciones de hoteles. En vehículos móviles, tales como vehículos de camping o pequeños barcos, es imaginable también el empleo de otros generadores de energía, tales como quemadores, en los que se utilizan combustibles líquidos, gaseosos o sólidos. La regulación de estos quemadores se puede efectuar por medio del módulo electrónico con empleo de regulación por lógica no lineal por medio de control de válvulas o control de la alimentación de oxígeno o similares.

El grupo de refrigeración por absorción según la invención, que se emplea para la puesta en práctica de procedimiento arriba descrito, y cuyos componentes básicos se han descrito ya más arriba, se caracteriza porque estos componentes del grupo están diseñados y ajustados entre sí para una alimentación continua de la energía térmica. Así por ejemplo, el extractor está configurado como tubo recto que se extiende verticalmente, que según la invención desemboca directamente con un codo en el condensador. Gracias a la corta unión se impide un enfriamiento demasiado fuerte del vapor de amoníaco, por lo que el vapor de amoníaco no se condensa ya en el separador de disolvente (separador de agua), sino que ello sólo ocurre en el condensador aumentado conectado a continuación. Se minimiza de esta manera la pérdida de refrigerante útil. Se reducen también las pérdidas de calor al medio ambiente, por lo que por esta razón se puede disminuir también la cantidad de calor a aportar en la zona del hervidor. La reducción de la temperatura del hervidor conlleva la ventaja de que el grupo de refrigeración está sometido a menores solicitaciones térmicas. Como se ha señalado ya, gracias al menor nivel de temperatura necesario se puede reducir el consumo de potencia eléctrica.

La longitud del separador de disolvente puede suponer por ejemplo un 35 - 55% de la longitud del tubo de bombeo. El tubo de bombeo del extractor puede a su vez ser acortado por ejemplo en un 3% respecto al tubo de bombeo de un extractor para funcionamiento intermitente, lo que conlleva la ventaja de que se puede reducir la cantidad de calor a aportar y de que se acelera el proceso de extracción ralentizado en sí mismo por el menor nivel de temperatura.

A fin de garantizar que, incluso con un tubo de bombeo acortado se mantiene el proceso de enfriamiento continuo, se prevé también según la invención que el tubo de entrada para la solución pobre presente una sección transversal que corresponde a 0,35 - 0,55 veces la sección transversal de flujo para la solución pobre en el extractor. Se pueden reducir con ello las pérdidas de flujo en el tubo de entrada del absorbedor, por lo que baja el nivel de la solución pobre en el hervidor, a saber de modo que el mismo se halla siempre por debajo de la desembocadura superior del tubo de bombeo, con lo que se impide que la solución pobre pueda fluir retrocediendo a través del tubo de bombeo. Según la invención se prevé también ventajosamente que el condensador esté aumentado respecto a un condensador de un grupo de refrigeración por absorción con funcionamiento intermitente. Gracias al aumento de la superficie de transferencia de calor, por ejemplo del número y tamaño de las aletas de refrigeración, se consigue una mejor evacuación del calor, por lo que se garantiza que, a pesar del corto recorrido, el amoníaco gaseoso se condense por completo y que el condensado sea subenfriado. Se mejora con ello el rendimiento del grupo de refrigeración por absorción.

Incluso las mejoras específicas del aparato conllevan ya un claro aumento de potencia frente a grupos de refrigeración por absorción convencionales, que se puede aumentar sin embargo aún mediante la alimentación de calor continua según el procedimiento.

Se prevé finalmente que el extractor presente un dispositivo de calefacción, que rodea en forma de envolvente al extractor de configuración cilíndrica. De esta manera se obtiene por una parte una superficie óptima de transmisión del calor, por lo que se mejora la aportación de calor en el hervidor. Además, las pérdidas de calor en la zona del hervidor se pueden reducir si el dispositivo de calefacción está aislado térmicamente hacia el exterior. Como dispositivo de calefacción se puede emplear por ejemplo una calefacción por resistencia eléctrica o un dispositivo quemador a elección, pudiendo este último funcionar a elección con gas, combustible líquido o combustible sólido.

En otra configuración ventajosa de la invención se prevé que el alojamiento del frigorífico equipado con el grupo de refrigeración por absorción esté aislado con paneles aislantes al vacío. Si se emplean paneles al vacío, la temperatura del evaporador no puede ser tan baja en comparación con un frigorífico con aislamiento de poliuretano. Las posibilidades de mejora arriba citadas se amplían en caso de funcionamiento continuo frente al funcionamiento por termostato.

Otras características, ventajas y detalles de la invención se deducen de la descripción que sigue de un ejemplo de realización preferente con ayuda de los dibujos. En éstos muestran:

Fig. 1, una representación esquemática del grupo de refrigeración por absorción según la invención;

Fig. 2, el desarrollo del procedimiento, en principio, en un grupo de refrigeración por absorción;

Fig. 3, el hervidor y el condensador de un grupo de refrigeración por absorción según la invención con separador de agua dispuesto entre ellos, y

Fig. 4 un diagrama de potencia.

En Fig. 1 se puede apreciar el extractor 1 del grupo de refrigeración por absorción, que posee la forma de un tubo cilíndrico con acanaladuras 2 mecanizadas en su periferia. El extractor 1 está configurado como hervidor, en el cual está dispuesto concéntricamente un tubo de bombeo 3, que está abierto por arriba. Adosado al lado exterior del extractor 1 se encuentra un dispositivo de calefacción 4, que puede estar formado por ejemplo por una calefacción por resistencia eléctrica o por un sistema de quemador.

En el extractor 1 desemboca por abajo un intercambiador de calor 5, que consiste en un tubo exterior 6 y un tubo interior 7. Por el tubo interior 7 se alimenta al extractor la solución rica en amoníaco, mientras que por el recinto anular entre el tubo interior y el tubo exterior 6 fluye retrocediendo la solución pobre. El tubo interior 7 desemboca dentro del extractor 1 en el tubo de bombeo 3, que presenta un diámetro menor que el tubo interior.

El tubo exterior del extractor 1 se prolonga continuamente en el separador de agua 8, que se extiende verticalmente hacia arriba y que se transforma en un codo 9, que desemboca a su vez en el condensador 10. El condensador 10 está provisto de una serie de aletas de refrigeración 11.

Cuando el tubo exterior del extractor o hervidor 1 es calentado mediante el dispositivo de calefacción 4, el calor es transmitido a través de la solución pobre, que se encuentra en el recinto anular entre el tubo exterior del extractor 1 y el tubo de bombeo 3, a la solución rica, que se encuentra en el tubo de bombeo 3, por lo que el amoníaco disuelto es extraído en forma de burbujas de gas, que ascienden en el tubo de bombeo hacia arriba. Las burbujas de gas reducen el peso de la columna de líquido dentro del tubo de bombeo 3 respecto a la columna de líquido en el recinto anular que lo rodea, por lo que se establece un flujo en el tubo de bombeo hacia arriba y en el recinto anular hacia abajo. Como la concentración del amoníaco en el tubo de bombeo 3 es mayor que en el recinto anular, en el tubo de bombeo 3 tiene lugar una formación de gas amoníaco aumentada, mientras que en el recinto anular que lo rodea solamente ascienden ya pocas burbujas de amoníaco.

El amoníaco gaseoso asciende a través del separador de agua 8 hacia arriba y llega por medio del codo 9 al condensador 10, en el que se condensa en forma de líquido con cesión de calor. El condensador 10 está ligeramente inclinado en la dirección del flujo (hacia la derecha en Fig. 1), por lo que el amoníaco líquido condensado fluye evacuándose hacia el evaporador 12.

Según las relaciones de presión y temperatura reinantes se evapora conjuntamente una pequeña cantidad del agua, en la que el amoníaco está disuelto. Esta agua se separa en forma de gotas 13 en el separador de agua 8 y fluye retrocediendo a la solución pobre. Se ha observado que el tramo de tubo vertical relativamente corto del separador de agua 8 es suficiente para separar plenamente el agua, sin que se produzca una condensación prematura del amoníaco antes de su entrada en el condensador 10. La longitud efectiva del separador de agua 8 es de un 45% aproximadamente con respecto a la longitud del tubo de bombeo 3.

En la parte derecha de la Fig. 1 se representa el absorbedor 14. El tubo concéntrico 7 del intercambiador de calor 5 desemboca en el lado inferior de un recipiente de almacenamiento 15, en cuya parte inferior hay solución rica en amoníaco. El tubo exterior 6 del intercambiador de calor 5 se transforma en un tubo de entrada vertical 17, que desemboca en el absorbedor 14 en el punto 18. Como el nivel 19 de la solución pobre en amoníaco en el extractor 1 se halla más alto que en la entrada 18, se garantiza que tiene lugar un flujo en la dirección de la flecha 21. Por otra parte, el extremo 20 del tubo de bombeo está dispuesto por encima del nivel de líquido 19, y el nivel de líquido 19 se regula de modo que las relaciones de las secciones transversales del tubo de bombeo 3 al tubo de entrada 17 se eligen en correspondencia. Se podría prever también que por ejemplo en el tubo de entrada 17 estuviera dispuesto un dispositivo de estrangulación apropiado, con el que se pudiera influir sobre el flujo en la dirección de la flecha 21.

La solución pobre en amoníaco entra a través del tubo de entrada 17 en el serpentín tubular del absorbedor 14 y fluye en él hacia abajo, hacia el recipiente 15. Se absorbe con ello gas amoníaco desde el gas auxiliar (hidrógeno o helio) que fluye hacia arriba en la dirección de la flecha 22, por lo que la concentración en amoníaco se hace cada vez más débil y finalmente, por encima de la entrada 18 a las tuberías del absorbedor, fluye gas auxiliar casi puro hacia arriba. Este gas auxiliar llega, a través del intercambiador de calor de gas 28, al evaporador 12, donde el mismo absorbe el amoníaco líquido alimentado a través del tubo 23, que en el evaporador 12 se transforma en la fase vapor.

Como puede apreciarse, el evaporador 12 presenta un tubo exterior 24 y un tubo interior concéntrico 25, a través del cual el gas auxiliar hidrógeno llega al evaporador. En el tubo exterior, el gas auxiliar que se ha hecho más pesado debido a la absorción de vapor amoníaco es evacuado hacia abajo y llega, a través de una conducción de unión 26, a la zona superior del recipiente 15. Como el amoníaco es absorbido desde el gas auxiliar por medio de las gotas 27 de la solución débil, el gas auxiliar se hace más ligero y asciende de nuevo, en correspondencia con las flechas 22, hacia arriba en el serpentín tubular del absorbedor 14, por lo que se cierra así el circuito cerrado del gas auxiliar. Al mismo tiempo, debido a la creciente absorción del amoníaco, el disolvente pobre se convierte en el disolvente rico 16, que es alimentado de nuevo, a través del tubo interior 7 del intercambiador de calor, al extractor 1.

En la Fig. 4 se representa la diferencia de temperatura medio ambiente/arcón frigorífico en ºC en función del consumo de potencia del dispositivo de calefacción 4 en vatios. Las líneas continua y de trazos muestran grupos de refrigeración por absorción con consumo de potencia continuo, en los cuales la regulación de la energía térmica necesaria para la extracción se efectúa en función de variaciones de temperatura con ayuda de un módulo electrónico con empleo de regulación por lógica no lineal. Mientras que la línea continua muestra un dispositivo según la invención, en el cual los componentes individuales del grupo están diseñados y ajustados entre sí para una alimentación continua de la energía térmica, tal como se ha descrito más arriba, la línea de trazos muestra un grupo de refrigeración por absorción, que funciona en efecto continuamente, pero en la que no se ha efectuado un tal ajuste de los componentes. Al comparar las curvas del diagrama, se puede apreciar claramente que el dispositivo según la invención precisa notablemente menos energía que el aparato no ajustado constructivamente, para distintas diferencias de temperatura.

Lista de números de referencia

1

Extractor

2

Acanaladura

3

Tubo de bombeo

4

Dispositivo de calefacción

5

Intercambiador de calor de líquido

6

Tubo exterior

7

Tubo interior

8

Separador de agua

9

Codo

10

Condensador

11

Aleta de refrigeración

12

Evaporador

13

Gotas

14

Absorbedor

15

Recipiente de almacenamiento

16

Solución rica en amoníaco

17

Tubo de entrada

18

Entrada

19

Nivel de la solución pobre en amoníaco

20

Extremo del tubo de bombeo

21

Flujo

22

Flujo del gas auxiliar

23

Tubo

24

Tubo exterior

25

Tubo interior

26

Conducción de unión

27

Gotas

28

Intercambiador de calor de gas

Claims (24)

1. Procedimiento para el funcionamiento de un grupo de refrigeración por absorción que comprende un extractor (1), condensador (10), evaporador (12) y absorbedor (14), con

\bullet

un circuito cerrado de disolvente con un disolvente que cambia entre concentración más fuerte y más débil de un medio de trabajo,

\bullet

un circuito cerrado de medio de trabajo con un medio de trabajo que cambia entre un estado gaseoso y un estado líquido disueltos en el disolvente,

\bullet

un circuito cerrado de gas auxiliar con un gas auxiliar que cambia entre una concentración más fuerte y más débil del medio de trabajo,

siendo el medio de trabajo extraído desde la solución rica en medio de trabajo con alimentación de energía térmica y licuado a continuación mediante extracción de calor, evaporado con absorción de calor procedente de un recinto a refrigerar, y absorbido por la solución pobre en medio de trabajo,

y sirviendo el gas auxiliar como portador para el medio de trabajo entre la fase de evaporación y la fase de absorción,

caracterizado porque la alimentación de energía térmica para la extracción del medio de trabajo desde la solución rica en medio de trabajo se efectúa continuamente de modo adaptivo en función de variaciones de temperatura con respecto a una temperatura uniforme predeterminada en el recinto a refrigerar, por lo que no se interrumpe el proceso de refrigeración.

2. Procedimiento según una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque las variaciones de temperatura se detectan con al menos un sensor dispuesto en el espacio aéreo del recinto a refrigerar.

3. Procedimiento según una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque la regulación de la temperatura del recinto a refrigerar para cada caso de funcionamiento se efectúa mediante una alimentación de calor determinada para la extracción del medio de trabajo en el extractor.

4. Procedimiento según una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque la regulación de la energía térmica necesaria para la extracción se efectúa con un módulo electrónico con empleo de regulación por lógica no lineal.

5. Procedimiento según una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque la temperatura de extracción se baja desde el rango de 160 a 200ºC en caso de alimentación discontinua de la energía térmica, al rango de 140 a 150ºC para el caso de alimentación continua de la energía térmica.

6. Procedimiento según una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque la concentración del medio de trabajo en la solución pobre se eleva desde 10 a 17% en caso de alimentación discontinua de la energía térmica, hasta 20 a 25% para el caso de alimentación continua de la energía térmica.

7. Procedimiento según una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque la presión de funcionamiento se reduce, para reducir el consumo de energía, desde aproximadamente 19,5 bar en caso de alimentación discontinua de la energía térmica, hasta aproximadamente 15,5 bar para el caso de alimentación continua de la energía térmica.

8. Procedimiento según la reivindicación 6, caracterizado porque se aumenta el caudal de circulación del circuito cerrado de disolvente, es decir se acelera, frente a la alimentación discontinua de la energía térmica.

9. Procedimiento según la reivindicación 7 a 8, caracterizado porque se reduce la relación de las secciones transversales de flujo de la solución pobre en medio de trabajo del extractor (1) en la zona de bombeo al tubo de entrada (17) en el absorbedor (14), frente a la alimentación discontinua de la energía térmica.

10. Procedimiento según la reivindicación 7, caracterizado porque se acorta la condensación del agua desde el vapor en la transición del extractor (1) al condensador (10), frente a la alimentación discontinua de la energía térmica.

11. Procedimiento según las reivindicaciones 7 y 10, caracterizado porque se refuerza la evacuación del calor en el condensador (10), frente a la alimentación discontinua de la energía térmica.

12. Procedimiento según una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque se emplea energía eléctrica para la generación de la energía térmica.

13. Procedimiento según una de las reivindicaciones 1 a 12, caracterizado porque se emplean combustibles líquidos, gaseosos o sólidos para la generación de la energía térmica.

14. Procedimiento según una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque el disolvente es agua, el medio de trabajo es amoníaco y el gas auxiliar es hidrógeno.

15. Grupo de refrigeración por absorción para la puesta en práctica del procedimiento según una de las reivindicaciones precedentes, con

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un tubo de bombeo (3) dispuesto verticalmente en el extractor (1) susceptible de ser calentado,

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un separador de disolvente (8) que se conecta al extractor (1),

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un condensador (10) que se conecta al separador de disolvente (8), ligeramente inclinado hacia abajo en la dirección del flujo,

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un evaporador (12) que se conecta al condensador (10) y dispuesto en el recinto a refrigerar,

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un absorbedor (14) que se conecta al evaporador (12), y

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un tubo de entrada (17) para la introducción de la solución débil en medio de trabajo en el absorbedor (14),

caracterizado por un módulo electrónico que con empleo de regulación por lógica no lineal regula de modo adaptivo la alimentación de energía térmica para la extracción del medio de trabajo desde la solución rica en medio de trabajo en función de variaciones de temperatura, para garantizar una alimentación continua de energía térmica y por tanto una extracción continua del medio de trabajo, de modo que no se interrumpe el proceso de refrigeración, estando los componentes individuales del grupo diseñados y ajustados entre sí para una alimentación continua de la energía térmica.

16. Grupo según la reivindicación 15, caracterizado porque el separador de disolvente (8) está configurado como tubo recto que se extiende verticalmente, que se conecta directamente al tubo de bombeo (3) del extractor (1) y que con un codo (9) desemboca en el condensador (10).

17. Grupo según una de las reivindicaciones 15 a 16, caracterizado porque la longitud del tubo que forma el separador de disolvente (8) corresponde a un 35 a 55% de la longitud del tubo de bombeo (3).

18. Grupo según una de las reivindicaciones 15 a 17, caracterizado porque el tubo de bombeo (3) del extractor (1) está acortado frente al tubo de bombeo de un extractor para funcionamiento intermitente.

19. Grupo según una de las reivindicaciones 15 a 18, caracterizado porque el tubo de entrada (17) para la solución pobre presenta una sección transversal, que corresponde a 0,35 a 0,55 veces la sección transversal de flujo para la solución pobre en el extractor (1).

20. Grupo según una de las reivindicaciones 15 a 19, caracterizado porque el condensador (10) está aumentado frente a un condensador para funcionamiento intermitente.

21. Grupo según una de las reivindicaciones 15 a 20, caracterizado porque el extractor (1) presenta un dispositivo de calefacción (4), que rodea en forma de envolvente al extractor de configuración cilíndrica.

22. Grupo según la reivindicación 21, caracterizado porque el dispositivo de calefacción (4) está formado por una calefacción por resistencia eléctrica o a elección por un dispositivo de quemador.

23. Grupo según la reivindicación 22, caracterizado porque el dispositivo de calefacción (4) está aislado térmicamente hacia el exterior.

24. Frigorífico con un grupo de refrigeración por absorción según una de las reivindicaciones 15 a 23, caracterizado porque el alojamiento del frigorífico está aislado con paneles aislantes al vacío.