ES2339755T3 - Procedimiento para la produccion de frio o calor mediante un sistema de sorcion. - Google Patents
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Abstract
Procedimiento para la producción de frío y/o de calor en un lugar dado a partir de una o varias fuentes de energía térmica, que comprende una sucesión de fenómenos reversibles entre un gas y un líquido o un sólido, aplicándose dicho procedimiento en una instalación que comprende un conjunto HP que a su vez comprende unos reactores R1 y R''1, un conjunto BP que comprende unos reactores R3 y R''3 y eventualmente un conjunto PI que comprende unos reactores R2 y R''2, en el que cada reactor Ri; constituye la ubicación de una sorción reversible produciendo y consumiendo alternativamente el gas Gi; cada reactor R''i constituye la ubicación de un fenómeno reversible produciendo y consumiendo alternativamente el gas Gi; los sorbentes y gases respectivos en los reactores se seleccionan de tal modo que, a una presión dada: la temperatura de equilibrio de la sorción en el reactor Ri de un conjunto sea superior a la temperatura de equilibrio del fenómeno reversible en el reactor R''i del mismo conjunto, la temperatura de equilibrio de la sorción en el reactor R1 sea inferior a la que hay en R3 y, dado el caso, la temperatura de equilibrio de la sorción en R2 esté entre las temperaturas de equilibrio en R1 y R3; los reactores Ri y R''i de un conjunto están provistos de unos medios para intercambiar el gas Gi; los reactores Ri están provistos de unos medios para intercambiar calor entre ellos; y los reactores están aislados de la presión atmosférica; comprendiendo dicho procedimiento: - las fuentes de energía térmica necesarias para el funcionamiento de la instalación y alimentando los reactores R''1, R''3 y, dado el caso, R''2; - comprende: - Una etapa preliminar en la que los medios de intercambio de gas entre dos reactores de un conjunto están cerrados y se ponen los sorbentes y gases respectivos a temperatura normal en los reactores de tal modo que el reactor R1 del conjunto HP contenga el sorbente bajo la forma rica en gas (B1, G1), el reactor R''1 está en situación de consumir el gas G1, el reactor R3 del conjunto BP contiene el sorbente bajo la forma pobre en gas B3 y el reactor R''3 correspondiente está en situación de suministrar gas G3; - Una etapa a) de producción de frío y/o de calor, en el curso de la cual se abren los medios de intercambio de gas entre los reactores R3 y R''3 por una parte, los reactores R1 y R''1, y dado el caso, entre los reactores R2 y R''2, eventualmente tras haber llevado el reactor R''3, y dado el caso, a R''2 una temperatura superior a la temperatura normal mediante aporte de energía calorífica; - Una etapa b) de regeneración en el curso de la cual se abren los medios de intercambio de gas entre los reactores R3 y R''3 por una parte, los reactores R1 y R''1, y dado el caso, entre los reactores R2 y R''2, tras haber llevado el reactor R''1, y dado el caso R''2 a una temperatura superior a la temperatura normal mediante aporte de energía calorífica.
Description
Procedimiento para la producción de frío o calor
mediante un sistema de sorción.
La presente invención se refiere a un
procedimiento para la producción de frío y/o de calor mediante un
sistema de sorción.
Cuando la producción de energía no está situada
en la proximidad del lugar en el que la energía se requiere, es
necesario prever unos medios de transporte. El medio de transporte
de la energía más extendido lo constituyen las redes de
distribución de electricidad. Sin embargo, por una parte es bien
conocido que el rendimiento de la conversión de una energía
primaria en electricidad no rebasa el 50%, y por otra parte, el
transporte de la electricidad comporta unas pérdidas del orden del
15%. Es conocido asimismo el transporte de la energía bajo la forma
térmica para la distribución de frío o de calor, particularmente en
las redes urbanas o industriales, con la ayuda de unos fluidos
portadores del calor (tales como por ejemplo el agua o el vapor) que
intercambian el calor con el medio que se debe calentar o enfriar.
Dichos tipos de intercambio hacen intervenir, en la mayoría de los
casos, un intercambio de calor sensible o de calor latente, lo que
engendra la recirculación de grandes caudales de fluido y, en
consecuencia, de unas pérdidas térmicas asociadas en el nivel de
temperatura alto o bajo del fluido portador de calor, así como un
consumo considerable de energía de bombeo.
Son conocidas las instalaciones de producción de
calor o de frío basadas en unos sistemas termoquímicos, que aplican
unos fenómenos reversibles entre un gas, denominado gas de trabajo,
y un líquido o un sólido. En dichos sistemas, la etapa de
combinación entre el gas y el líquido o el sólido (absorción de gas
por el líquido, adsorción sobre el sólido, reacción entre el gas y
el sólido) es exotérmica, y la etapa inversa es endotérmica. Se han
descrito numerosos reactores y procedimientos basados en dichos
principios. Se puede citar, particularmente, el documento
US-4,531,374 (Alefeld) que describe varias variantes
de un dispositivo de producción de frío o de calor basado en unas
reacciones reversibles. Dichos dispositivos funcionan mediante la
absorción reversible de un gas de trabajo por un líquido en dos
circuitos de circulación del gas de trabajo funcionando en dos o
tres niveles de presión.
Teniendo en cuenta los diversos modos de
funcionamiento descritos, la utilización de un reactor de dichas
características precisa de la puesta en circulación del absorbente
líquido entre uno de los reactores de uno de los circuitos de
circulación del gas de trabajo y uno de los reactores del otro
circuito. Dicha puesta en circulación de grandes cantidades de
líquido precisa de unos medios de bombeo que consumen unas
cantidades de energía nada despreciables, y de importantes medios de
aislamiento para evitar las pérdidas térmicas durante el transporte
del líquido. La energía aportada al dispositivo en el curso de un
ciclo completo de funcionamiento, se aporta a veces al evaporador
que proporciona el gas de trabajo, y a veces a un reactor que
contiene el líquido enriquecido con gas, con vistas a liberar el
gas, por lo tanto teniendo lugar dicho aporte a temperaturas más
elevadas que la temperatura de evaporación del gas y, por
consiguiente, comportando un coste más elevado.
Además, los documentos
US-4,523,635 y US-4,623,018
describen unos sistemas que funcionan por inserción reversible de
hidrógeno en los hidruros. Los sistemas comprenden por lo menos dos
unidades de funcionamiento constituidas cada una de ellas por dos
reactores que contienen un hidruro, que están unidas por un
conducto que permite la circulación del hidrógeno. Según el
documento US-4,523,635, durante un ciclo de
funcionamiento, la liberación de hidrógeno a partir de un primer
hidruro se efectúa mediante aporte de calor a temperatura elevada
al reactor de una unidad de funcionamiento que contiene el hidruro
cuya temperatura de equilibrio es la más elevada. En el modo de
funcionamiento descrito en el documento
US-4,623,018, durante un ciclo, existe siempre por
lo menos una etapa durante la que se aporta calor mediante una
fuente exterior a un reactor "alta temperatura" de una de las
unidades de funcionamiento.
La presente invención tiene como objetivo
proporcionar un procedimiento para la producción de frío y/o calor
en su lugar de utilización, a partir de una o de varias fuentes de
energía térmica, evitando transportar la materia líquida o sólida,
y suministrando la energía necesaria para el funcionamiento de la
instalación en un nivel de temperatura relativamente bajo.
- \bullet
- Una instalación para la producción de frío y/o de calor utilizable según la presente invención comprende un conjunto HP (alta presión) que comprende unos reactores R_{1} y R'_{1}, y un conjunto BP (baja presión)que comprende unos reactores R_{3} y R'_{3} y eventualmente un conjunto PI (presión intermedia) que comprende unos reactores R_{2} y R'_{2}. En el texto que sigue, R_{i} designa uno cualquiera de los reactores R_{1}, R_{2} y R_{3} y R'_{i} designa uno cualquiera de los reactores R'_{1}, R'_{2} y R'_{3} en la que:
- \bullet
- cada reactor R_{i} constituye la ubicación de una sorción reversible produciendo y consumiendo alternativamente el gas G_{i},
- \bullet
- cada reactor R'_{i} constituye la ubicación de un fenómeno reversible produciendo y consumiendo alternativamente el gas G_{i},
- \bullet
- los reactivos en los reactores se eligen de tal modo que, a una presión dada: la temperatura de equilibrio de la sorción en el reactor R_{i} de un conjunto sea superior a la temperatura de equilibrio del fenómeno reversible en el reactor R'_{i} del mismo conjunto, la temperatura de equilibrio de la sorción en el reactor R_{1} sea inferior a la que hay en R_{3}, y dado el caso, la temperatura de equilibrio de la sorción en R_{2} esté entre las temperaturas de equilibrio en R_{1} y R_{3};
- \bullet
- los reactores R_{i} y R'_{i} de un conjunto están provistos de los medios para intercambiar el gas G_{i}
- \bullet
- los reactores R_{i} están provistos de los medios para intercambiar el calor entre sí;
- \bullet
- los reactores están aislados de la presión atmosférica; dicha instalación comprende los medios para suministrar el calor a los reactores R'_{1}, R'_{3}, y, dado el caso, R'_{2}.
- Un diagrama de Clapeyron representa la curva de equilibrio (presión P, temperatura T) de un fenómeno reversible, generalmente bajo la forma InP = f(-1/T). La curva de equilibrio teórica es una recta para un fenómeno monovariante como una reacción química o un cambio de fase líquido/gas. La curva de equilibrio es una red isostérica para los fenómenos bivariantes tales como la adsorción de un gas sobre un sólido o la absorción de un gas en un líquido, por el hecho de que el punto de equilibrio varía en función de la concentración del gas en el sólido o el líquido. Teniendo en cuenta la representación adoptada, una curva correspondiente a un fenómeno reversible dado situado más a la izquierda sobre un diagrama de Clapeyron significa que, a una presión dada, la temperatura de transformación es inferior a la de un fenómeno reversible cuya curva de equilibrio estuviera situada más a la derecha sobre el diagrama. En un ejemplo dado de la instalación utilizable según la presente invención, la temperatura en el reactor R'_{i} es, por consiguiente, inferior a la temperatura en el reactor R_{i} cuando los dos reactores se comunican entre sí abriendo los medios de transferencia del gas, es decir cuando los reactores están a la misma presión.
En una instalación utilizable según la presente
invención, los reactores R_{1}, R'_{1} del conjunto HP
funcionan por lo tanto en un rango de (presión, temperatura)
(PT)_{1} situado en un nivel globalmente más elevado que
el rango (PT)_{3} del conjunto BP. El conjunto PI, cuando
la instalación comprende tres conjuntos, funciona en un rango
(PT)_{2} intermedio entre (PT)_{1} y
(PT)_{3}.
Los fenómenos reversibles en los reactores
R'_{i} pueden seleccionarse entre los cambios de fase líquido/gas
y entre las sorciones reversibles tales como las reacciones químicas
reversibles, las adsorciones de un gas sobre un sólido, las
absorciones de un gas por un líquido, la formación de clatratos
hidratos.
Cada reactor R_{i} constituye la ubicación de
una sorción reversible tal como una reacción química, una adsorción
de un gas por un sólido, una absorción de un gas por un líquido, o
la formación de clatratos hidratos.
Un cambio de fase líquido/gas L_{i}
\rightleftarrows G_{i} es exotérmico en el sentido de la
condensación y endotérmico en el sentido de la evaporación. Una
sorción reversible entre un sorbente líquido o sólido y un gas, que
puede escribirse B_{i} + G_{i} \rightleftarrows (B_{i},
G_{i}) es exotérmica en el sentido de la sorción Si y endotérmica
en el sentido de la desorción D_{i}.
A partir de dichos fenómenos reversibles son
posibles numerosas combinaciones, y las mismas permiten alcanzar
unas temperaturas de producción de frío útil o de calor útil
adecuadas.
Por ejemplo, en las instalaciones que comprenden
dos conjuntos HP y BP, se puede utilizar en los reactores R'_{i}
un fenómeno reversible idéntico o unos fenómenos diferentes. Si los
fenómenos en los dos reactores R'_{i} liberan el mismo gas, los
sorbentes en los reactores R_{i} pueden ser idénticos o
diferentes.
Asimismo, en las instalaciones que comprenden
tres conjuntos HP, BP y PI, se pueden utilizar en los reactores
R'_{i} unos fenómenos reversibles liberando el mismo gas G o
liberando gases G_{i} diferentes. Los reactores R_{i} asociados
a los reactores R'_{i} que liberan el mismo gas deben contener
unos sorbentes diferentes. Cuando los reactores R'_{i} liberan
gases diferentes, los reactores R_{i} asociados a los mismos
pueden contener unos sorbentes idénticos o diferentes.
En una forma de realización particular, los
reactores R'i constituyen la ubicación del cambio de fase
líquido/gas liberando el mismo gas y cada reactor R_{i}
constituye la ubicación de una sorción reversible entre dicho gas y
un líquido o un sólido diferente.
En otra forma de realización, cada reactor
R'_{i} constituye la ubicación del cambio de fase líquido/gas
produciendo un gas diferente y cada reactor constituye la ubicación
de una sorción poniendo en juego un sólido o un líquido
diferente.
El procedimiento según la presente invención
para la producción de frío y/o de calor en un lugar dado comprende
una sucesión de fenómenos reversibles entre un gas y un líquido o un
sólido, aplicándose dicho procedimiento en una instalación que
comprende un conjunto HP que a su vez comprende unos reactores
R_{1} y R'_{1}, un conjunto BP que comprende unos reactores
R_{3} y R'_{3} y eventualmente un conjunto PI que comprende
unos reactores R_{2} y R'_{2}, en la cual cada reactor R_{i}
constituye la ubicación de una sorción reversible produciendo y
consumiendo alternativamente el gas G_{i}; cada reactor R'_{i}
constituye la ubicación de un fenómeno reversible produciendo y
consumiendo alternativamente el gas G_{i}, los sorbentes y gases
respectivos en los reactores se seleccionan de tal modo que, a una
presión dada: la temperatura de equilibrio de la sorción en el
reactor R_{i} de un conjunto sea superior a la temperatura de
equilibrio del fenómeno reversible en el reactor R'_{i} del mismo
conjunto, la temperatura de equilibrio de la sorción en el reactor
R_{1}, sea inferior a la que hay en R_{3}, y dado el caso, la
temperatura de equilibrio de la sorción en R_{2} esté entre las
temperaturas de equilibrio en R_{1} y R_{3}; los reactores
R_{i} y R'_{i} de un conjunto se dotan de unos medios para
intercambiar el gas G_{i}; los reactores R_{i} se dotan de unos
medios para intercambiar el calor entre sí; y los reactores se
aíslan de la presión atmosférica; y dicho procedimiento se
caracteriza porque:
- -
- las fuentes de energía térmica necesarias para el funcionamiento de la instalación alimentan a los reactores R'_{1} y R'_{3} y, dado el caso, R'_{2};
- -
- comprende:
- \bullet
- una etapa preliminar en la que los medios de intercambio de gas entre dos reactores de un conjunto están cerrados y se colocan los sorbentes y gases respectivos a temperatura normal en los reactores de tal modo que el reactor R_{1} del conjunto HP contiene el sorbente bajo una forma rica en gas (B1, G_{1}), el reactor R'_{1} está en estado de consumir el gas G_{1}, el reactor R_{3} del conjunto BP contiene el sorbente bajo una forma pobre en gas B3 y el reactor R'_{3} correspondiente se encuentra en estado de suministrar el gas G_{3};
- \bullet
- una etapa a) de producción de frío y/o de calor, en el curso de la cual se abren los medios de intercambio de gas entre los reactores R_{3} y R'_{3} por una parte, los reactores R_{1} y R'_{1}, y dado el caso entre los reactores R_{2} y R'_{2}, eventualmente tras haber llevado el reactor R'_{3} y dado el caso R'_{2} a una temperatura superior a la temperatura normal mediante aporte de energía calorífica;
- \bullet
- una etapa b) de regeneración en el curso de la cual se abren los medios de intercambio de gas entre los reactores R'_{3} y R'_{3} por una parte, los reactores R_{1} y R'_{1}, y dado el caso entre los reactores R_{2 y} R'_{2} tras haber llevado el reactor R'_{1} y dado el caso R'_{2} a una temperatura superior a la temperatura normal mediante aporte de energía calorífica.
Al final de la etapa de regeneración, la
instalación se encuentra de nuevo en situación de producir frío o
calor. Basta entonces con cerrar los medios de intercambio de gas
entre los reactores de un mismo nivel, para mantener la instalación
en dicho estado tanto tiempo como sea necesario. Cuando se desea
producir de nuevo frío o calor, basta con repetir la etapa a) de
producción descrita anteriormente, a continuación la etapa de
regeneración b), y así sucesivamente en función de las
necesidades.
En una forma de realización particular,
pretendiendo esencialmente producir frío, el procedimiento de la
presente invención se caracteriza porque:
- \bullet
- el gas y los sorbentes respectivos en el conjunto BP (o los conjuntos BP y PI) se seleccionan de tal modo que, a la presión respectiva que se instala en R'_{3} (o en R'_{3} y R'_{2}) tras la apertura de los medios de intercambio del gas en los reactores, la temperatura de equilibrio del fenómeno reversible en R'_{3} (o en R'_{3} y en R'_{2}) corresponde a la temperatura a la cual se desea la producción de frío.
- \bullet
- Durante la etapa a) de producción, se abren los medios de intercambio de gas entre los reactores sin aporte previo de energía calorífica al reactor R'_{3} (o a los reactores R'_{3} y R'_{2}).
En una instalación utilizable según la presente
invención para producir frío, la temperatura de producción de frío
viene determinada por la temperatura a la cual el gas G_{i} se
libera en el reactor R'_{i} del conjunto BP o de los conjuntos BP
y PI que están en los rangos de (presión, temperatura) más bajos.
Los fenómenos reversibles en los dos reactores de un conjunto BP (y
eventualmente del conjunto PI) se seleccionan de tal modo que la
simple puesta en comunicación de los reactores R_{i} y R'_{i} de
un mismo conjunto provoca de forma espontánea la liberación
endotérmica del gas G_{i} en R'_{i} y la fase de sorción en
R_{i}, con extracción de la energía calorífica necesaria hacia el
medio ambiente, es decir producción de frío en el nivel de
R'_{i}. La extracción espontánea de la energía calorífica hacia el
medio ambiente se traduce en la producción de frío en el reactor
R'_{3} y, dado el caso, en el reactor R'_{2} durante la etapa
a). A continuación, para regenerar la instalación durante la etapa
b), se introduce la energía calorífica por el reactor R'_{i} del
conjunto que tenga el rango (presión, temperatura) más elevado, y
eventualmente del conjunto que tenga el rango (presión,
temperatura) intermedio, antes de la apertura de los medios de
intercambio de gas entre los reactores R_{i} y R'_{i}.
Paralelamente, la instalación restituye la energía calorífica en el
curso de cada una de las etapas, a los reactores R'_{i} a los que
no se les pide la introducción de energía y que se encuentran
entonces a unas temperaturas intermedias entre las temperaturas
bajas de producción de frío y las temperaturas elevadas de
regeneración de la instalación. Si dichas temperaturas intermedias
son unas temperaturas útiles, la instalación puede utilizarse para
producir frío y calor simultáneamente.
En una instalación utilizable según la presente
invención, que comprende dos conjuntos HP y BP, el frío se produce
a la temperatura a la que el gas se libera en el reactor R'_{3}
del conjunto BP. El procedimiento se aplica en las condiciones
siguientes:
- -
- en el curso de una etapa preliminar,
- \sqbullet
- los medios de transferencia de gas entre R_{1} y R'_{1} por una parte, y entre R_{3} y R'_{3} por otra, están cerrados,
- \sqbullet
- se introducen en los reactores los sorbentes y gases respectivos de tal modo que el reactor R_{1} del conjunto HP contenga el sorbente bajo la forma rica en gas (B1, G_{1}), el reactor R'_{1} se encuentre en situación de consumir el gas G_{1}, el reactor R_{3} del conjunto BP contenga el sorbente bajo la forma pobre en gas B3 y el reactor R'_{3} correspondiente se encuentre en situación de suministrar gas G_{3},
- \sqbullet
- el gas y los sorbentes respectivos en el conjunto BP se seleccionan de tal modo que, a la presión respectiva que se establece en R'_{3} tras la apertura de los medios de intercambio del gas, la temperatura de equilibrio del fenómeno reversible en R'_{3} corresponde a la temperatura a la cual se desea la producción de frío;
- -
- en el curso de la etapa a) que es la etapa de producción de frío, se abren los medios de transferencia de gas entre los reactores R_{3} y R'_{3} por una parte, y entre los reactores R_{1} y R'_{1} por otra, lo que provoca la liberación espontánea del gas G_{3} en R'_{3}, la sorción exotérmica de G_{3} con el sorbente B3 en R_{3}, la desorción endotérmica del sorbente rico en gas (B1, G_{1}) en R_{1}, el consumo exotérmico de gas G_{1} en R'_{1};
- -
- en el curso de la etapa b) que es la etapa de regeneración, se suministra energía calorífica a R'_{1} para llevarla a una temperatura superior a la temperatura normal, se abren los medios de transferencia del gas entre los reactores R_{3} y R'_{3} por una parte, y entre los reactores R_{1} y R'_{1} por otra, lo que provoca la liberación de gas G_{1} en R'_{1}, la sorción exotérmica de G_{1} con el sorbente B1 en R_{1}, la deserción endotérmica del sorbente rico en gas (B3, G3) en R_{3}, el consumo exotérmico de gas G3 en R'_{3}.
Al final de la etapa b), la instalación se
encuentra de nuevo en situación de producir frío. Basta con
relacionar los reactores R_{3} y R'_{3} del conjunto BP. En una
instalación de dichas características, el frío se produce en
R'_{3} y la regeneración se efectúa por R'_{1}. Únicamente el
reactor R'_{3} ubicación de la producción de frío se sitúa
necesariamente en el lugar en el que se requiere la producción de
frío. El reactor R'_{1} alimentado con energía calorífica durante
la regeneración de la instalación se sitúa en el lugar en el que la
energía calorífica está disponible y los demás reactores se sitúan
en cualquier lugar apropiado, es decir a cualquier distancia del
lugar de producción del frío. De este modo se puede producir frío en
un lugar dado a partir de una fuente de energía calorífica situada
en otro lugar, mediante simple circulación del gas a una
temperatura cualquiera, sin transporte de líquido o de sólido
caliente o frío. De este modo se eliminan
todas las dificultades asociadas al transporte propiamente dicho de sólidos o de gas, así como las pérdidas térmicas.
todas las dificultades asociadas al transporte propiamente dicho de sólidos o de gas, así como las pérdidas térmicas.
El funcionamiento de una instalación con dos
conjuntos como la que se ha descrito anteriormente es análogo,
tanto si los gases respectivos G_{1} y G_{3} son idénticos o si
son diferentes.
En una instalación que comprende tres conjuntos,
pueden considerarse varios modos de producción de frío. El frío
puede producirse a dos temperaturas diferentes en el curso de un
mismo ciclo de producción. El frío puede producirse a una
temperatura dada en dos fases sucesivas durante la etapa de
producción a). El frío puede producirse además a una temperatura
dada en una sola fase en el curso de la etapa a), efectuándose
entonces en dos fases la etapa de regeneración.
Para la producción de frío a dos temperaturas
diferentes, se aplica el procedimiento en una instalación que
comprende tres conjuntos HP, BP y PI que comprenden respectivamente
los reactores R_{1}, R'_{1}, R_{3}, R'_{3} y R_{2},
R'_{2} en las condiciones siguientes:
- -
- en el curso de una etapa preliminar,
- \bullet
- se cierran los medios de intercambio de gas entre los reactores R_{1}, R'_{1}, R_{3}, R'_{3} y R_{2}, R'_{2},
- \bullet
- se introducen en los reactores los sorbentes y los gases respectivos de tal modo que el reactor R_{1} del conjunto HP contenga el sorbente bajo la forma rica en gas (B1, G_{1}), el reactor R'_{1} se encuentre en situación de consumir el gas G_{1}, los reactores R_{3} y R_{2} de los conjuntos BP y PI contengan su sorbente bajo la forma pobre en gas, respectivamente B3 y B2, y los reactores R'_{3} y R'_{2} se encuentren en situación de suministrar los gases respectivos G_{3} y G_{2},
- \bullet
- el gas y los sorbentes respectivos en los conjuntos BP y PI se seleccionan de tal modo que, a los presiones respectivas que se establecen en R'_{3} y R'_{2} tras la apertura de los medios de intercambio de gas, las temperaturas de equilibrio de los fenómenos reversibles respectivos en R'_{2} y R'_{3} corresponden a las temperaturas a las cuales se desea la producción de frío;
- -
- en el curso de la etapa a) se abren los medios de intercambio de gas entre los reactores R_{1}, R'_{1}, R_{3}, R'_{3} y R_{2}, R'_{2}, lo que provoca la liberación espontánea de G_{3} en R'_{3} y de G_{2} en R'_{2}, la sorción exotérmica de G_{3} con el sorbente B3 en R_{3}, la sorción exotérmica de G_{2} con el sorbente B2 en R_{2}, la deserción endotérmica del sorbente rico en gas (B1, G_{1}) en R_{1}, el consumo exotérmico de gas G_{1} en R'_{1};
- -
- en el curso de la etapa b), se aporta energía calorífica a R'_{1}, a continuación se abren los medios de intercambio de gas entre los reactores R_{1}, R'_{1}, R_{3}, R'_{3} y R_{2}, R'_{2}, lo que provoca la liberación de gas G_{1} en R'_{1}, la sorción exotérmica de G_{1} con el sorbente B1 en R_{1}, la deserción endotérmica del sorbente rico en gas (B2,2) en R_{2}, y el consumo exotérmico de gas G2 en R'_{2}.
En el curso de la etapa a), se constata la
producción de frío en R'_{3} y R'_{2}, En el curso de la etapa
b), se regenera la instalación suministrando la energía calorífica a
R'_{1}. De este modo se puede producir frío mediante una simple
circulación de gas a una temperatura normal, en el lugar en el que
están situados R'_{3} y R'_{2}, estando situadas en otro lugar
las otras partes de la instalación así como la fuente de calor que
alimenta a R'_{1}.
Para la producción de frío en dos fases durante
la etapa de producción de frío, se aplica el procedimiento en una
instalación que comprende tres conjuntos HP, BP y PI que comprenden
respectivamente los reactores R_{1}, R'_{1}, R_{3}, R'_{3}
y R_{2}, R'_{2}, en las condiciones siguientes:
- -
- en el curso de una etapa preliminar,
- \bullet
- se cierran los medios de intercambio de gas entre los reactores R_{1}, R'_{1}, R_{3}, R'_{3} y R_{2}, R'_{2},
- \bullet
- se introducen en los reactores los sorbentes y gases respectivos seleccionados de tal modo que los reactores R_{1} y R_{2} contengan su sorbente respectivo bajo la forma rica en gas (B1, G_{1}) y (B2, G_{2}), estando los reactores R'_{1}, y R'_{2}, en situación de consumir el gas respectivo G_{1} y G_{2}, el reactor R_{3} contenga el sorbente bajo la forma pobre en gas B3, y el reactor R'_{3} se encuentre en situación se suministrar el gas;
- -
- en el curso de la etapa a) en una primera fase, se abren los medios de intercambio de gas entre los reactores R_{3}, R'_{3} por una parte, y entre los reactores R_{2}, R'_{2} por otra, lo que provoca la liberación espontánea de G_{3} en R'_{3} con producción de frío, la sorción exotérmica de G_{3} con el sorbente B3 en R_{3}, la deserción endotérmica del sorbante rico en gas (B2, G_{2}) en R_{2}, el consumo exotérmico de G_{2} en R'_{2}; en una segunda fase, se abren los medios de intercambio de gas entre los reactores R_{1}, R'_{1} por una parte y los reactores R_{2} R'_{2} por otra, lo que provoca la liberación espontánea de G_{2} en R'_{2} con producción de frío, la sorción exotérmica de G_{2} con el sorbente B2 en R_{2}, la desorción endotérmica del sorbante rico en gas (B1, G_{1})en R_{1}, el consumo exotérmico de gas G_{1} en R'_{1};
- -
- en el curso de la etapa b), se suministra la energía calorífica a R'_{1} para llevarlo a una temperatura superior a la temperatura normal, a continuación se abren los medios de transferencia de gas entre los reactores R_{1}, R'_{1} por una parte y los reactores R_{3}, R'_{3} por otra, lo que provoca la liberación de gas G_{1}, la sorción exotérmica de G_{1} con el sorbente B1 en R_{1}, la desorción endotérmica del sorbente rico en gas (B3, G_{3}) en R_{3}. y el consumo exotérmico de gas G_{3} en R'_{3}.
Al final de la etapa b), la instalación está de
nuevo en situación de poder producir frío. La simple puesta en
contacto de R'_{3} y de R_{3} permite reiniciar el proceso. En
este caso particular, los reactores R'_{3} y R'_{2} pueden
disponerse en el mismo lugar o en lugares diferentes, según se desee
producir frío en uno o en dos lugares, a partir de una fuente de
energía calorífica alimentando el reactor R'_{1} situado en otro
lugar. Todos los gases o ciertos gases pueden ser idénticos en la
instalación. Si los reactores R'_{3} y R'_{2} constituyen la
ubicación de mismo fenómeno reversible poniendo en juego el mismo
gas, el frío se producirá a la misma temperatura en las dos fases
de la etapa de producción. Este modo de aplicación permite aumentar
el rendimiento de la producción de frío.
Para la producción de frío en una fase durante
la etapa de producción de frío, se aplica el procedimiento en una
instalación que comprende tres conjuntos HP, BP y PI que comprenden
respectivamente los reactores R_{1}, R'_{1}, R_{3}, R'_{3}
y R_{2}, R'_{2}, en las condiciones siguientes:
- -
- en el curso de una etapa preliminar,
- \bullet
- se cierran los medios de intercambio de gas entre los reactores R_{1}, R'_{1}, R_{3}, R'_{3} y R_{2}, R'_{2},
- \bullet
- se introducen en los reactores R_{i} y los reactores R'_{i} los sorbentes y gases respectivos seleccionados de tal modo que los reactores R_{1} y R_{2} contengan su sorbente respectivo bajo la forma rica en gas (B1, G_{1}) y (B2, G_{2}), los reactores R'_{1} y R'_{2} estén en situación de consumir el gas respectivo G_{1} y G_{2}, el reactor R_{3} contenga el sorbente bajo la forma pobre en gas B3, y el reactor R'_{3} esté en situación de suministrar el gas;
- -
- en el curso de la etapa a) se abren los medios de transferencia del gas entre los reactores R_{3}, R'_{3} por una parte y los reactores R_{1}, R'_{1} por otra, lo que provoca la liberación espontánea de G_{3} en R'_{3}, la sorción exotérmica de G_{3} con el sorbente B3 en R_{3}, la desorción endotérmica del sorbente rico en gas (B1, G_{1}) en R_{1}, el consumo exotérmico de gas G_{1} en R'_{1};
- -
- en el curso de la etapa b), en una primera fase, se aporta la energía calorífica a R'_{1} y se conectan entre sí los reactores R_{1}, R'_{1}, por una parte y los reactores R_{2}, R'_{2} por otra, lo que provoca la liberación espontánea de G_{1}, la sorción exotérmica de G_{1} con el sorbente B1 en R_{1}, la desorción endotérmica del sorbente rico en gas (B2, G_{2}) en R_{2}, y el consumo exotérmico de gas G_{2} en R'_{2}; en una segunda fase, se aporta la energía calorífica a R'_{2}, a continuación se conectan entre sí los reactores R_{2}, R'_{2} por una parte y los reactores R_{3}, R'_{3} por otra, lo que provoca la liberación de gas G_{2}, la sorción exotérmica de G_{2} con el sorbente B2 en R_{2}, la desor- ción endotérmica del sorbente rico en gas (B3, G_{3}) en R_{3}, y el consumo exotérmico del gas G_{3} en R'_{3}.
Dicho modo de aplicación, en el que el frío se
produce en el reactor R'_{3} a partir de unas fuentes de energía
que alimentan a los reactores R'_{1} y R'_{2} situados en otro
lugar, permite aumentar la capacidad de producción de frío.
De este modo se pone de manifiesto que, en todos
los modos de aplicación del procedimiento de la presente invención
para la producción de frío, el frío se produce en el nivel del
reactor R'_{3} en una instalación de dos conjuntos que se
regenera mediante el aporte de calor al reactor R'_{1}, o en el
nivel del reactor R'_{3} (o de los reactores R'_{3} y R'_{2})
en una instalación de tres conjuntos que se regenera mediante el
aporte de calor a los reactores R'_{2} y R'_{1} (o al reactor
R'_{1}). En todos los casos, la(s) fuente(s) de
calor utilizada(s) para la regeneración de la instalación
puede(n) disponerse a una cierta distancia del lugar donde
debe producirse el frío. De este modo se puede producir frío en un
lugar dado, a partir de una fuente de energía dispuesta en otro
lugar, mediante simple transporte del gas de trabajo a temperatura
normal. Dicha característica, combinada con el aporte de calor a los
reactores de baja temperatura de un conjunto, permite por lo tanto
una producción de frío a distancia y de un modo más económico que
las instalaciones de la técnica anterior.
En otra forma de realización, que pretende
esencialmente producir en un lugar de utilización dado, calor a una
temperatura superior a la temperatura de una fuente de energía
calorífica, el procedimiento según la presente invención se
caracteriza porque, durante la etapa a) de producción, se
aporta la energía calorífica a la instalación mediante el reactor
R'_{3} y eventualmente mediante el reactor R'_{2}, antes de
abrir los medios de intercambio de gas entre los reactores R_{3}
y R'_{3} y eventualmente entre los reactores R_{2} y
R'_{2}.
En una instalación según la presente invención
destinada a producir calor a una temperatura superior a la de la
fuente de energía calorífica utilizada, durante la etapa a) de
producción, se suministra a la instalación la energía calorífica
por el reactor R'_{3} del conjunto BP o por los reactores R'_{3}
y R'_{2} de los conjuntos BP y PI, y se recupera el calor en el
reactor R'_{1} del conjunto HP o por los reactores R'_{1} y
R'_{2} de los conjuntos HP y PI, es decir a la temperatura elevada
de funcionamiento del conjunto HP y, dado el caso, de PI. La
temperatura a la que se produce el calor se determina por la
temperatura a la que el gas G_{1} se consume en el reactor
R'_{1} y, dado el caso, la temperatura a la cual el gas G_{2}
se consume en el reactor R'_{2}. En la etapa b) de regeneración,
se suministra calor al reactor R'_{1} y, dado el caso, a
R'_{2}, a una temperatura análoga a la de la fuente de la etapa
a), y se recupera el calor degradado en el reactor R'_{3} y, dado
el caso, en R'_{2}. La temperatura a la que el calor se introduce
en R'_{1} y eventualmente en R'_{2} en la etapa de regeneración
puede ser inferior a la que el calor se introduce en R'_{3}
durante la etapa de producción, EP-MOD.
El calor Q producido a la temperatura elevada t
en el nivel del reactor R'_{1} (y eventualmente R'_{2}) puede
utilizarse por ejemplo en un intercambiador de calor o en un
procedimiento que precise del calor a dicha temperatura elevada t.
Dicha utilización libera una cierta cantidad de calor Q' a una
temperatura inferior t_{0} tal que Q' = Q[1-(t_{0}/t)]
correspondiente a la exergía del calor Q. Dicho calor Q' puede
utilizarse ventajosamente en la etapa b) para iniciar la
regeneración de la instalación. En dicho modo de aplicación
particular del procedimiento de la presente invención para la
producción de calor no es necesario, por lo tanto, disponer de una
fuente de calor exterior a la instalación para regenerar la
instalación, y se puede producir en el nivel de R'_{1} (o de
R'_{1} y R'_{2}) del calor a temperatura elevada a partir de una
o varias fuentes de calor disponibles en otro lugar a temperatura
más baja.
Para la producción de calor a una temperatura
dada, el procedimiento de la presente invención se aplica en una
instalación que comprende un conjunto HP que comprende los reactores
R_{1} y R'_{1} y un conjunto BP que comprende los reactores
R_{3} y R'_{3}, y se caracteriza porque:
- -
- en el curso de una etapa preliminar,
- \bullet
- se cierran los medios de transferencia de gas entre R_{1} y R'_{1} por una parte, y entre R_{3} y R'_{3} por otra,
- \bullet
- se introducen en los reactores los sorbentes y gases respectivos de tal modo que el reactor R_{1} del conjunto HP contenga el sorbente bajo la forma rica en gas (B1, G_{1}), el reactor R'_{1} esté en situación de consumir el gas G_{1}, el reactor R_{3} del conjunto BP contenga el sorbente bajo la forma pobre en gas B3, y el reactor R'_{3} correspondiente esté en situación de suministrar el gas G_{3};
- -
- en el curso de la etapa a) de producción de calor, se suministra energía calorífica a R'_{3} para llevarlo a una temperatura superior a la temperatura normal, a continuación se abren los medios de transferencia de gas entre los reactores R_{3} y R'_{3} por una parte y los reactores R_{1} y R'_{1} por otra, lo que provoca la liberación espontánea de gas G_{3} en R'_{3}, la sorción exotérmica de G_{3} con el sorbente B3 en R_{3}, la desorción endotérmica del sorbente rico en gas (B1, G_{1}) en R_{1}, el consumo exotérmico de gas G_{1} en R'_{1} con producción de calor;
- -
- en el curso de la etapa b), se suministra la energía calorífica a R'_{1} para llevarlo a una temperatura superior a la temperatura normal, a continuación se abren los medios de transferencia de gas entre los reactores R_{3} y R'_{3} por una parte, y los reactores R_{1} y R'_{1}, lo que provoca la liberación de gas G_{1} en R'_{1}, la sorción exotérmica de G_{1} con el sorbente B1 en R_{1}, la desorción endotérmica del sorbente rico en gas (B3, G3) en R_{3}, el consumo exotérmico de gas G3 en R'_{3}, y la regeneración de la instalación.
Teniendo en cuenta las curvas de equilibrio
respectivas de los fenómenos reversibles utilizados en los
diferentes reactores, la energía calorífica introducida durante la
etapa a) en R'_{3} y durante la etapa b) en R'_{1} está a una
temperatura intermedia entre la temperatura a la que se recupera el
calor en R'_{1} durante la etapa a), y la temperatura a la que se
recupera el calor degradado en R'_{3} durante la etapa b).
En una forma de realización particular, el
procedimiento de la presente invención puede aplicarse para producir
en un lugar dado, una cantidad de calor a una temperatura superior
a la de dos fuentes de calor dispuestas en otro lugar. En este
caso, el procedimiento según la presente invención se aplica en una
instalación que comprende tres conjuntos HP, BP y PI que comprenden
respectivamente los reactores R_{1}, R'_{1}, R_{3}, R'_{3},
y R_{2}, R'_{2} en las condiciones siguientes:
- -
- en el curso de una etapa preliminar,
- \bullet
- se cierran los medios de intercambio de gas entre los reactores R_{1}, R'_{1}, R_{3}, R'_{3}, y R_{2}, R'_{2}
- \bullet
- se introducen en los reactores los sorbentes y gases respectivos seleccionados de tal modo que el reactor R_{1} contenga el sorbente bajo una forma rica en gas (B1, G_{1}), el reactor R'_{1} esté en situación de consumir el gas G_{1}, los reactores R_{3} y R_{2} contengan su sorbente respectivo bajo la forma pobre en gas B3 y B2, y los reactores R'_{3} y R'_{2} estén en situación de suministrar el gas respectivo G_{3} y G_{2};
- -
- en el curso de la etapa a), se suministra la energía calorífica a R'_{3} y R'_{2} para llevarlos a una temperatura superior a la temperatura normal, a continuación se abren los medios de intercambio de gas entre los reactores R_{3}, R'_{3}, los reactores R_{2}, R'_{2} y los reactores R_{1}, R'_{1}, lo que provoca la liberación espontánea de G_{3} en R'_{3} y de G_{2} en R'_{2}, la sorción exotérmica de G_{3} con el sorbente B3 en R_{3} y la sorción exotérmica de G_{2} con el sorbente B2 en R_{2}, la desorción endotérmica del sorbente rico en gas (B1, G_{1})en R_{1}, el consumo exotérmico de G_{1} en R'_{1} con liberación de calor;
- -
- en el curso de la etapa b), se suministra la energía calorífica a R'_{1} para llevarlo a una temperatura superior a la temperatura normal, a continuación se abren los medios de transferencia de gas entre los reactores R_{3}, R'_{3}, los reactores R_{2}, R'_{2}, y los reactores R_{1}, R'_{1}, lo que provoca la liberación de gas G_{1} en R'_{1}, la sorción exotérmica de G_{1} con el sorbente B1 en R_{1}, la desorción endotérmica de sorbente rico en gas (B3, G_{3}) en R_{3} y de sorbente rico en gas (B2, G_{2}) en R_{2}, así como el consumo exotérmico del gas G_{3} en R_{3}, R'_{3} y de gas G_{2} en R'_{2}.
\vskip1.000000\baselineskip
En dicho modo de aplicación, el calor
introducido en los reactores R'_{2}, y R'_{3}, a una temperatura
intermedia se recupera en R'_{1} a una temperatura superior
durante la etapa de producción, y el calor introducido en R'_{1}
a una temperatura intermedia se restituye a una temperatura más baja
durante la etapa de regeneración.
El procedimiento de la presente invención
permite asimismo producir calor en una fase en el curso de la etapa
de producción, y regenerar la instalación en dos fases sucesivas. El
procedimiento se aplica entonces en una instalación que comprende
tres conjuntos HP, BP y PI que comprenden respectivamente los
reactores R_{1}, R'_{1}, R_{3}, R'_{3}, y R_{2},
R'_{2}, en las condiciones siguientes:
- -
- en el curso de una etapa preliminar
- \bullet
- se cierran los medios de transferencia del gas entre los diferentes reactores
- \bullet
- se introducen en los reactores los sorbentes y gases respectivos, a temperatura normal, de tal modo que R_{1} y R_{2} contengan su sorbente respectivo en el estado rico en gas (S1, G_{1}) y (S2, G_{2}), R_{3} contenga el sorbente en el estado pobre en gas, R'_{1} y R'_{2} estén en situación de consumir respectivamente el gas G_{1} y el gas G_{2} y R_{3} esté en situación de liberar el gas G_{3};
- -
- en el curso de la etapa a), se introduce la energía calorífica en R'_{3}, a continuación se abren los medios de transferencia de gas entre los reactores R_{3}, R'_{3}, por una parte y los reactores R_{1}, R'_{1}, por otra, lo que provoca la liberación espontánea de G_{3} en R_{3}, la sorción exotérmica de G_{3}, con el sorbente B3 en R_{3}, la desorción endotérmica del sorbente rico en gas (B1, G_{1}) en R_{1}, el consumo exotérmico de gas G_{1} en R'_{1} con producción de calor en un nivel de temperatura superior al de la fuente que alimenta R'_{3};
- -
- en el curso de la etapa b), en una primera fase, se introduce la energía calorífica en R'_{1}, a continuación se abren los medios de transferencia de gas entre los reactores R_{1}, R'_{1} por una parte, y los reactores R_{2}, R'_{2} por otra, lo que provoca la liberación espontánea de G_{1}, la sorción exotérmica de G_{1} con el sorbente B1 en R_{1}, la desorción endotérmica de sorbente rico en gas (B2, G_{2}) en R_{2}, y el consumo exotérmico de gas G_{2} en R'_{2}; en una segunda fase, se suministra energía calorífica a R'_{2}, a continuación se abren los medios de transferencia de gas entre los reactores R_{2}, R'_{2} por una parte y los reactores R_{3}, R'_{3} por otra, lo que provoca la liberación de gas G_{2}, la sorción exotérmica de G_{2} con el sorbente B2 en R_{2}, la desorción endotérmica de sorbente rico en gas (B3, G_{3}) en R_{3}, y el consumo exotérmico de gas G_{3} en R'_{3}.
\vskip1.000000\baselineskip
El procedimiento de la presente invención
permite asimismo producir calor en dos fases sucesivas en el curso
de la etapa de producción, y regenerar la instalación en una fase.
El procedimiento se aplica entonces en una instalación que
comprende tres conjuntos HP, Bp y PI que comprenden respectivamente
los reactores R_{1}, R'_{1}, R_{3}, R'_{3}, y R_{2},
R'_{2}, en las condiciones siguientes:
- -
- en el curso de una etapa preliminar:
- \bullet
- se cierran los medios de transferencia de gas entre los diferentes reactores
- \bullet
- se introducen en los reactores los sorbentes y gases respectivos, a temperatura normal, de tal modo que R_{2} contenga el sorbente en el estado rico en gas (S2, G_{2}), R_{3} y R_{1} contenga su sorbente en el estado pobre en gas respectivamente B3 y B1, R'_{2} se encuentre en situación de consumir el gas G_{2}, y R'_{3} y R'_{1} se encuentren en situación de liberar el gas respectivamente G_{3} y G_{2};
- -
- en el curso de la etapa a) en una primera fase, se introduce energía calorífica en R'_{3}, a continuación se interconecta los reactores R_{3}, R'_{3} por una parte, y los reactores R_{2}, R'_{2} por otra, lo que provoca la liberación espontánea de G_{3}, la sorción exotérmica de G_{3} con el sorbente B3 en R_{3}, la desorción endotérmica del sorbente rico en gas (B2, G_{2}) en R_{2}, el consumo exotérmico de G_{2} en R'_{2} con producción de calor a una temperatura superior a la de la fuente que alimenta a R'_{3}; en una segunda fase, se introduce la energía calorífica en R'_{2}, se interconectan los reactores R_{1}, R'_{1} por una parte y los reactores R_{2}, R'_{2} por otra, lo que provoca la liberación espontánea de G_{2}, la sorción exotérmica de G_{2} con el sorbente B2 en R_{2}, la desorción endotérmica del sorbente rico en gas (B1, G_{1}) en R_{1}, el consumo exotérmico de gas G_{1} en R'_{1} con producción de calor a una temperatura superior a la de la fuente que alimenta a R'_{2};
- -
- en el curso de la etapa b), se suministra energía calorífica a R'_{1}, a continuación se abren los medios de transferencia de gas entre los reactores R_{1}, R'_{1} por una parte y los reactores R_{3}, R'_{3} por otra, lo que provoca la liberación de gas G_{1}, la sorción exotérmica de G_{1} con el sorbente B1 en R_{1}, la desorción endotérmica del sorbente rico en gas (B3, G_{3}) en R_{3}, y el consumo exotérmico de gas G en R'_{3} con liberación de calor a una temperatura inferior a la de la fuente de energía que alimenta a R'_{1}.
\vskip1.000000\baselineskip
En cada caso particular de producción de calor,
en el curso de la etapa a), una cantidad de calor se lleva a una
temperatura más elevada y se encuentra valorizada, mientras que en
el curso de la etapa b), una cantidad de calor se lleva a una
temperatura más baja y constituye el calor perdido si el nivel de
baja temperatura no es útil.
La presente invención se describe con mayor
detalle con la ayuda de unos ejemplos de funcionamiento particulares
y haciendo referencia a los diagramas de Clapeyron
correspondientes. La descripción se basa en los reactores R'_{i}
que son la ubicación de un cambio de fase líquido/gas funcionando
alternativamente como evaporador y como condensador para un gas
G_{i}. La transposición a las instalaciones en las que los
reactores R'_{i} constituyen la ubicación de una sorción
monovariante o bivariante está al alcance del técnico en la materia.
En el caso de una sorción divariante, la recta de equilibrio en el
reactor R'_{1} correspondiente constituiría un haz isostérico. En
los diagramas, Ei y Ci designan respectivamente la evaporación y la
condensación del gas G_{i} en el reactor R'_{i}.
La figura 1 representa el diagrama de Clapeyron
de una instalación utilizable según la presente invención que
comprende dos conjuntos que funcionan con dos sólidos y un gas para
la producción de frío.
La figura 2 representa el diagrama de Clapeyron
de una instalación utilizable según la presente invención que
comprende dos conjuntos que funcionan con dos sólidos y dos gases
para la producción de frío.
La figura 3 representa el diagrama de Clapeyron
de una instalación utilizable según la presente invención que
comprende tres conjuntos que funcionan con tres sólidos y un gas
para la producción de frío.
La figura 4 representa otro diagrama de
Clapeyron de una instalación utilizable según la presente invención
que comprende tres conjuntos que funcionan con tres sólidos y un gas
para la producción de frío.
La figura 5 representa otro diagrama de
Clapeyron de una instalación utilizable según la presente invención
que comprende tres conjuntos que funcionan con tres sólidos y un gas
para la producción de frío.
La figura 6 representa el diagrama de Clapeyron
de una instalación utilizable según la presente invención que
comprende tres conjuntos que funcionan con un sólido y tres gases
para la producción de frío.
La figura 7 representa el diagrama de Clapeyron
de una instalación utilizable según la presente invención que
comprende dos conjuntos que funcionan con dos sólidos y un gas para
la producción de calor.
La figura 8 representa el diagrama de Clapeyron
de una instalación utilizable según la presente invención que
comprende dos conjuntos que funcionan con dos sólidos y dos gases
para la producción de calor.
La figura 9 representa el diagrama de Clapeyron
de una instalación utilizable según la presente invención que
comprende dos conjuntos que funcionan con tres sólidos y un gas para
la producción de calor.
La figura 10 representa otro diagrama de
Clapeyron de una instalación utilizable según la presente invención
que comprende tres conjuntos que funcionan con tres sólidos y un gas
para la producción de calor.
La figura 11 representa otro diagrama de
Clapeyron de una instalación utilizable según la presente invención
que comprende tres conjuntos que funcionan con tres sólidos y un gas
para la producción de calor.
La figura 12 representa un caso particular de
diagrama de Clapeyron de una instalación utilizable según la
presente invención que comprende dos conjuntos que funcionan con un
sólido, un líquido y un gas para la producción de frío.
La figura 13 representa un caso particular de
diagrama de Clapeyron de una instalación utilizable según la
presente invención que comprende dos conjuntos que funcionan con dos
sólidos y un gas para la producción de frío.
La producción de frío en una instalación que
comprende dos conjuntos HP y BP en los que los reactores R'_{1} y
R'_{3} funcionan alternativamente como evaporador/condensador para
el mismo gas G y los reactores R_{1} y R_{3} contienen unos
sorbentes B1 y B3 diferentes, se ilustra mediante el diagrama de
Clapeyron representado en la figura 1. Las sorciones en los
reactores R_{1} y R_{3} son unos fenómenos monovariantes. G, B1
y B3 se seleccionan de tal modo que, a las presiones respectivas de
funcionamiento, la temperatura de la sorción S1 sea superior a la
temperatura de desorción D3 y que la temperatura de la sorción
exotérmica S3 sea superior a la temperatura de desorción D1.
- -
- En el estado inicial, los reactores R'_{1} y R'_{3} contienen el gas G bajo la forma líquida, el reactor R_{1} contiene (B1, G) y el reactor R_{3} contiene B3; R_{1} y R_{3} están en contacto térmico; los conjuntos HP y BP están aislados de la presión atmosférica y en relación térmica con el medio ambiente;
- -
- En el curso de una primera etapa de funcionamiento se produce frío a la temperatura T_{3B} del modo siguiente: se pone en comunicación R_{1} con R'_{1}, y R_{3} con R'_{3}; el conjunto HP se pone a la presión P_{1B} y el conjunto BP a la presión P_{3B}. Las condiciones de presión y de temperatura (P, T) en las que se encuentran entonces los reactores R'_{3}, R_{3}, R_{1} y R'_{1} se materializan respectivamente mediante E_{3}, S_{3}, D_{1} y C_{1} sobre el diagrama. Teniendo en cuenta la afinidad muy grande entre B_{3} y G, se produce una evaporación espontánea de G en R'_{3}. La cantidad de calor Q_{3} requerida para evaporar la cantidad de gas G necesaria para la sorción S3 se toma espontáneamente en el medio exterior, provocando de este modo frío a la temperatura T_{3B}; simultáneamente, la cantidad de calor Q'_{3} liberada en R_{3} por la sorción S_{3} se transmite al contenido de R_{1} y provoca la desorción D1 liberando el gas G. Dicho gas G se transporta hacia el reactor R'_{1} funcionando como condensador, donde se constata un desprendimiento de una cantidad de calor Q''_{3} a la temperatura T_{1B};
- -
- En el curso de una segunda etapa, se regenera la instalación: estando cerrados los medios de intercambio de gas entre los reactores de un mismo conjunto, se introduce una cantidad de calor Q_{1} en el reactor R'_{1} para llevarlo a la temperatura T_{1H}, a continuación se pone en comunicación por una parte los reactores R_{1}, R'_{1} y por otra parte los reactores R_{3} y R'_{3}. En el conjunto HP, la presión se establece a la presión de equilibrio P_{1H}, lo que provoca la evaporación de G en R'_{1}, la sorción exotérmica S1 en R1, la transferencia de calor Q'_{1} desprendido por la sorción S1 hacia R_{3} para provocar la desorción D_{3}, la liberación de gas G en R_{3} y su condensación en R'_{3} con liberación de una cantidad de calor Q''_{3} a la temperatura T_{3H}. Las condiciones (P, T) en las que se encuentran entonces los reactores R'_{3}, R_{3}, R_{1} y R'_{1}, se materializan respectivamente mediante los puntos C_{3}, D_{3}, S_{1} y E_{1} sobre el diagrama. La instalación está entonces de nuevo lista para producir frío. Si el reactor R_{3} y el reactor R'_{3} están aislados entre sí en este momento, la instalación almacena frío potencial. El frío puede producirse en todo momento mediante la simple puesta en comunicación de R_{3} y R'_{3} a la presión P_{3B}.
De este modo se pone de manifiesto que se puede
producir frío a la temperatura T_{3B} en el lugar donde está
situado R'_{3} suministrando energía calorífica a un reactor
R'_{1} que puede instalarse en otro lugar, y particularmente en
un lugar donde la energía calorífica esté fácilmente disponible. Si
las temperaturas T_{3H} y T_{1B} son unos niveles de
temperatura útiles, la instalación permite producir simultáneamente
frío en R'_{3} y calor en R'_{1} durante la etapa denominada de
producción de frío, y calor degradado en R'_{3} durante la etapa
de regeneración a partir del calor suministrado a R'_{1}.
El transporte de frío se efectúa mediante el
simple transporte del gas G en un conducto que interconecta el
reactor R_{1} con el reactor R'_{1} y en un conducto que
interconecta el reactor R_{3} con el reactor R'_{3} asociado al
mismo. El gas G y los sorbentes B1 y B_{3} utilizados se
seleccionan en función de la temperatura a la que se desea producir
frío, y de la temperatura de la fuente de energía calorífica
disponible.
El rendimiento teórico de producción de frío de
una instalación de dichas características, que puede
escribirse
\eta_{P} = Q_{3}/Q_{1}, es la relación entre la cantidad de calor útil Q_{3} y la cantidad de calor introducido. En la práctica presenta un valor próximo a 1.
\eta_{P} = Q_{3}/Q_{1}, es la relación entre la cantidad de calor útil Q_{3} y la cantidad de calor introducido. En la práctica presenta un valor próximo a 1.
El rendimiento del transporte, que se define
mediante la relación entre la producción útil en un lugar distante
(Q_{P3}) y la producción útil efectuada in situ (Q_{P1}),
puede escribirse
\eta_{t} =
Q_{P3}/Q_{P1} + W = 1-(perdida/Q_{P1} +
W)
representando W el trabajo de
bombeo de gas. El transporte de energía térmica con una instalación
según la presente invención no se acompaña de pérdidas térmicas,
por el hecho de que la energía se transporta bajo la forma química,
mediante una simple circulación de
gas.
Otro modo de aplicación de la presente invención
para la producción de frío, y eventualmente de calor útil, se
ilustra mediante la figura 2. La instalación es análoga a la que se
utiliza para el caso ilustrado en la figura 1, igual que la
secuencia de las etapas sucesivas. La diferencia reside en el hecho
de que el conjunto HP funciona con un gas de trabajo G_{1} y el
conjunto BP funciona con un gas de trabajo G_{3} diferente de
G_{1}. En el estado inicial, los reactores R'_{1} y R'_{3}
contienen los gases respectivos G_{1} y G_{3} bajo la forma
líquida, el reactor R_{1} contiene (B1, G_{1}) y el reactor
R_{3} contiene B_{3}. Como en el ejemplo anterior, las
condiciones de presión y de temperatura (P, T), en las que se
encuentran entonces los reactores R'_{3}, R_{3}, R_{1} y
R'_{1}, se materializan respectivamente mediante E_{3},
S_{3}, D_{1} y C_{1} sobre el diagrama. De ello resulta que,
en el curso de la primera etapa de funcionamiento, la cantidad
Q_{3} de frío producido en R'_{3} está a la temperatura T_{3B}
que es la de evaporación de G_{3} y la cantidad de calor
Q''_{3} producida en el reactor R'_{1} está a la temperatura
T_{1B} que es la de condensación de G_{1}. Al principio de la
segunda etapa, las condiciones (P,T) en las que se encuentran
entonces los reactores R'_{3}, R_{3}, R_{1} y R'_{1}, se
materializan respectivamente mediante los puntos C_{3}, D_{3},
S_{1} y E_{1} sobre el diagrama. En el curso de dicha segunda
etapa, la cantidad de calor Q_{1} requerida para evaporar la
cantidad de gas G_{1} necesaria para la sorción S1 se introduce a
la temperatura T_{1H} que es la de evaporación de G_{1} y la
cantidad de calor Q''_{1} liberado en R'_{3} está a la
temperatura T_{3H} que es la de condensación de G_{3}.
La figura 3 representa el diagrama de Clapeyron
correspondiente a una instalación utilizable según la presente
invención que comprende tres conjuntos HP, BP y PI. En este caso
particular, el gas G es idéntico en los tres reactores R_{i}, y
los sorbentes B_{i} son todos diferentes. Una instalación de
dichas características permite numerosas variantes en la producción
de frío. Permite particularmente producir frío a dos temperaturas
diferentes, sucesivamente o simultáneamente en los reactores
R'_{2} y R'_{3} mediante aporte de energía calorífica en
R'_{1} durante la regeneración de la instalación. El gas G y los
sorbentes B_{i} se seleccionan de tal modo que, a las presiones
respectivas de funcionamiento, las temperaturas de las sorciones
S_{2} y S_{3} sean sensiblemente idénticas entre sí y
ligeramente superiores a la temperatura de la desorción D1 y que la
temperatura de la sorción S1 sea ligeramente superior a las
temperaturas de las deserciones D2 y D3, siendo dichas temperaturas
de desorción sustancialmente idénticas. En el estado inicial, los
tres reactores R'_{i} contienen el gas G bajo la forma líquida,
el reactor R_{1} contiene el sorbente bajo la forma rica en gas
(B1, G) y los reactores R_{2} y R_{3} contienen el sorbente bajo
una forma pobre en gas, respectivamente B2 y B3; los reactores
R_{i} y R'_{i} de un conjunto no están comunicados entre sí; los
reactores R_{i} están en comunicación térmica; los conjuntos
están aislados de la presión atmosférica y en relación térmica con
el medio ambiente.
- -
- En el curso de una primera etapa de funcionamiento se produce frío a las temperaturas T_{2B} y T_{3B} del modo siguiente: se pone en comunicación R_{1} con R'_{1}, R_{2} con R'_{2} y R_{3} con R'_{3}; teniendo en cuenta la gran afinidad entre B2 y G por una parte, y B3 y G por otra, se produce una evaporación espontánea de G en R'_{2} y en R'_{3} (materializada respectivamente mediante E_{2} y E_{3} en la figura). La cantidad de calor requerida para evaporar la cantidad de gas G necesaria para la sorción S2 y la cantidad de calor requerida para evaporar la cantidad de gas G necesaria para la sorción S2 y la cantidad de calor requerida para evaporar la cantidad de gas G necesaria para la sorción S3 se toman espontáneamente en el medio exterior, provocando de este modo frío a las temperaturas T_{2B} y T_{3B}; simultáneamente, las cantidades de calor liberadas respectivamente en R_{2} y en R_{3} por la sorción se transmiten al contenido (B1, G) de R_{1} y provocan la desorción D2 liberando el gas G. Dicho gas G se transporta hacia el reactor R'_{1} funcionando como condensador (identificado con C1 en la figura), donde se constata un desprendimiento de calor a la temperatura T_{1B};
- -
- En el curso de una segunda etapa, se regenera la instalación, en la que cada uno de los conjuntos de reactores está a su nivel de presión elevado P_{iH}: se introduce en R'_{1} que funciona como evaporador (identificado con E1 en la figura), la cantidad de calor requerida para llevarlo a la temperatura T_{1H}, a continuación se ponen en comunicación los dos reactores de cada conjunto, lo que provoca la evaporación de gas G en R'_{1 },y la sorción S1 en R1; la cantidad de calor desprendida por la sorción se transmite al contenido de los reactores R_{2} y R_{3} y provoca las deserciones D2 y D3; el gas liberado se transmite a los reactores R'_{2} y R'_{3} en los que se condensa liberando el calor (identificados respectivamente con C_{2} y C_{3} en la figura) respectivamente a las temperaturas T_{3H} y T_{2H}; al final de dicha etapa, la instalación está lista para volver a suministrar frío. Si cada uno de los reactores R_{2} y R_{3} está aislado del reactor respectivo R'_{2} y R'_{3} en dicho momento, la instalación almacena frío potencial, que puede liberarse en todo momento mediante simple puesta en comunicación de R_{2} y R'_{2} por una parte, y de R_{3} y R'_{3} por otra.
Para producir frío selectivamente a la
temperatura T_{2B} o a la temperatura T_{3B}, se realiza la
primera etapa interconectando por una parte los reactores R_{1} y
R'_{1} y por otra parte, sean los reactores R_{3} y R'_{3} si
se quiere producir frío en T_{3B}, sean los reactores R_{2} y
R'_{2}.
La figura 4 representa el diagrama de Clapeyron
correspondiente a una instalación utilizable según la presente
invención que comprende tres conjuntos de dos reactores. Al igual
que en el caso anterior, el gas de trabajo G es idéntico en los
tres reactores R_{i}, y los sorbentes B_{i} son todos
diferentes. Al iniciarse el proceso, el reactor R_{3} contiene B3
y los otros dos reactores contienen respectivamente (B1, G) y (B2,
G), todo a la temperatura normal.
- -
- En el curso de una primera etapa R_{3} se pone en relación con R'_{3}, y R_{2} se pone en relación con R'_{2}, lo que activa la evaporación de G con producción de frío a la temperatura T_{3B}, la sorción S3 en R_{3} con producción de calor transmitido a (B2,G) contenido en R_{2}, lo que provoca la desorción D2 y la liberación de gas G que se condensa en R'_{2} con liberación de calor a la temperatura T_{2H}. Las condiciones (P,T) en las que se encuentran los reactores R'_{3}, R_{3}, R_{2} y R'_{2} en el curso de dicha etapa se materializan respectivamente mediante los puntos E_{3}, S_{3}, D_{2} y C_{2} sobre el diagrama;
- -
- en el curso de una segunda etapa, se provoca del mismo modo la producción de frío en R'_{2} mediante la puesta en contacto de R_{2} y R'_{2} por una parte, y de R_{1} y R'_{1} por otra, lo que provoca la sorción S2 que suministra a R_{1} el calor necesario para la desorción D1 seguido de la producción de calor a la temperatura T_{1B} debida a la condensación en R'_{1} del gas liberado. Las condiciones (P, T) en las que se encuentran los reactores R'_{2}, R_{2}, R_{1} y R'_{1} en el curso de dicha etapa se materializan respectivamente mediante los puntos E_{2}, S_{2}, D_{1} y C_{1} sobre el diagrama;
- -
- en el curso de una tercera etapa, se regenera el sistema suministrando calor a R'_{1} para llevarlo a la temperatura T_{1H}, a continuación poniendo en contacto R_{3} y R'_{3} por una parte, y R_{1} y R'_{1} por otra, para liberar el gas G en dirección de R_{1} para la sorción S1. El calor liberado se transfiere en R_{3} para la desorción D3 y la producción de calor en R'_{3} mediante condensación del gas liberado. Las condiciones (P, T) en las que se encuentran los reactores R'_{3}, R_{3}, R_{1} y R'_{1} en el curso de dicha etapa se materializan respectivamente mediante los puntos C_{3}, D_{3}, S_{1} y E_{1} sobre el diagrama. La instalación está lista entonces para una nueva secuencia de producción de frío.
Las temperaturas de producción de frío
respectivas T_{2B} y T_{3B} son sustancialmente las mismas. De
este modo es posible producir una cantidad de frío importante,
puesto que la misma corresponde a dos fenómenos de evapora-
ción.
ción.
La figura 5 representa el diagrama de Clapeyron
correspondiente a una instalación utilizable según la presente
invención que comprende tres conjuntos de dos reactores. Al igual
que en el caso anterior, el gas de trabajo G es idéntico en los
tres reactores R_{i}, y los sorbentes B_{i} son todos
diferentes. En el inicio del proceso, el reactor R_{3} contiene
B3 y los otros dos reactores contienen respectivamente (B1, G) y
(B2,G), a temperatura normal. Una diferencia con los ejemplos
anteriores reside en el hecho de que, en el curso de la etapa de
producción de frío, únicamente el reactor R_{3} funciona en modo
de sorción con producción de frío en el reactor R'_{3} a la
temperatura T_{3B}.
- -
- En el curso de una primera etapa, la puesta en relación de R_{3} y R'_{3} y de R_{1} y R'_{1} provoca la evaporación espontánea de gas G en R'_{3}. El gas liberado G provoca la sorción S3 con desprendimiento de calor que se transfiere hacia R_{1} para provocar en el mismo la desorción D1, la condensación de gas liberado en R'_{1} con producción de calor a la temperatura T_{1B};
- -
- En el curso de una segunda etapa, se aporta calor al reactor R'_{1} para llevarlo a la temperatura T_{1H}, a continuación se pone en contacto R_{1} y R'_{1} por una parte, R_{2} y R'_{2} por otra, lo que tiene como objeto liberar el gas G necesario para la sorción S1 en R_{1}, transfiriéndose el calor desprendido a R_{2} para la desorción D2 y la liberación de G que se condensa en R'_{2} con producción de calor;
- -
- En el curso de una tercera etapa, se aporta calor a R'_{2} para llevarlo a la temperatura T_{2H}, a continuación se pone en contacto R_{3} y R'_{3} por una parte, R_{2} y R'_{2} por otra, lo que tiene por objeto liberar el gas G necesario para la sorción S2 en R_{2}, transmitiéndose el calor liberado a R_{3} para la desorción de (B3, G) formada en el curso de la primera etapa, de modo que la instalación se regenera para una nueva secuencia de producción de frío en T_{3B}.
Dicho modo de aplicación permite producir frío a
una temperatura muy baja.
La figura 6 representa el diagrama de Clapeyron
correspondiente a una instalación análoga a la que se ilustra en la
figura 3 y que funciona del mismo modo. La única diferencia reside
en el hecho de que se utiliza un gas de trabajo diferente en cada
conjunto. El frío se produce en el curso de una primera etapa en los
reactores R'_{2} y R'_{3} a las temperaturas T_{2B} y
T_{3B} y la instalación se regenera en el curso de una primera
etapa en los reactores R'_{2} y R'_{3} a las temperaturas
T_{2B} y T_{3B} y la instalación se regenera en el curso de una
segunda etapa aportando la energía calorífica R'_{1} funcionando
como evaporador a la temperatura elevada T_{1H}.
La figura 7 representa el diagrama de Clapeyron
correspondiente a una instalación utilizable según la presente
invención que es análoga a la utilizada en la forma de realización
de la figura 1 y que comprende dos reactores R_{1} y R_{3} y
dos reactores asociados R'_{1} y R'_{3}, pero funcionando para
producir una cantidad de calor a una temperatura superior a la de
la fuente. En la estado inicial, los reactores R'_{1} y R'_{3}
contienen el gas G bajo la forma líquida, el reactor R_{1}
contiene (B1, G) y el reactor R_{3} contiene B3;
- -
- En el curso de una primera etapa de funcionamiento, se produce calor a la temperatura T_{1H} del modo siguiente: se aporta la energía calorífica a R'_{3} para llevarlo a la temperatura T_{3H}, a continuación se pone en comunicación R_{1} con R'_{1}, y R_{3} con R'_{3}, lo que provoca la evaporación espontánea de G en R'_{3} con producción de frío, transferencia de G en R3 para la sorción S3, transferencia del calor liberado por la sorción hacia R_{1} y la desorción en R_{1}, transferencia del gas liberado hacia R'_{1} y condensación con liberación de calor a la temperatura T_{1H};
- -
- En el curso de una segunda etapa, se regenera la instalación, aportando calor a R'_{1} para llevarlo a la temperatura T_{1B}, poniendo a continuación en comunicación los reactores de un mismo conjunto, lo que provoca la evaporación de G en R'_{1}, la transferencia de G hacia R_{1}, la sorción exotérmica en R_{1}, la transferencia del calor desprendido hacia R_{3}, la desorción en R_{3}, la transferencia y la condensación del gas hacia R'_{3} con desprendimiento de calor a una temperatura inferior a la temperatura normal; la instalación está lista entonces para una nueva etapa de producción de calor a un nivel de temperatura superior al de la fuente.
\vskip1.000000\baselineskip
En dicho modo de aplicación, se puede producir
calor en un lugar dado a partir de una fuente de calor situada en
otro lugar, estando el calor producido a un nivel de temperatura
superior al de la fuente, transportando simplemente un gas en un
conducto que interconecta, por una parte, el reactor R_{1} y el
reactor R'_{1} (evaporador/condensador en el caso presente) y,
por otra parte, el reactor R_{3} y el evaporador/condensador
R'_{3} asociado al mismo. El gas de trabajo G y los sorbentes B1 y
B_{3} utilizados se seleccionan en función de la temperatura a la
que se desea producir calor, y de la temperatura de la fuente de
energía calorífica disponible.
Otro modo de aplicación de la presente invención
para la producción de calor se ilustra mediante la figura 8. La
instalación es análoga a la que se utiliza para el caso ilustrado
mediante la figura 7, igual que la secuencia de las etapas
sucesivas. La diferencia reside en el hecho de que los gases G_{1}
y G_{3} son diferentes. En la estado inicial, los reactores
R'_{1} y R'_{3} contienen los gases respectivos G_{1} y
G_{3} bajo la forma líquida, el reactor R_{1} contiene (B1,
G_{1}) y el reactor R_{3} contiene B_{3}. De ello resulta
que, en el curso de la primera etapa de funcionamiento, la cantidad
de calor útil se produce en R'_{1} a la temperatura T_{1H} que
es la de condensación de G_{1} y en el curso de la segunda etapa
de regeneración, la cantidad de calor degradado recuperada en
R'_{3} está a la temperatura T_{3B} que es la de condensación
de
G_{3}.
G_{3}.
La figura 9 representa el diagrama de Clapeyron
correspondiente a la producción de calor en una instalación análoga
a la utilizada para la producción de frío en el ejemplo representado
en la figura 3.
Al inicio del proceso, los reactores R_{2} y
R_{3} contienen respectivamente B2 y B3, el reactor R_{1}
contiene (B1, G), y los reactores R'_{i} correspondientes
contienen el gas G bajo su forma líquida.
- -
- En una primera etapa, se introducen respectivamente en R'_{2} y R'_{3} las cantidades de calor necesarias para llevarlos a las temperaturas respectivas T_{2H} y T_{3H} superiores a la temperatura normal, a continuación se ponen en comunicación los reactores de cada conjunto. El gas G se evapora espontáneamente en R'_{2} y R'_{3}, provocando las porciones S2 y S3. El calor desprendido durante cada sorción se transmite al reactor R_{1} para la desorción D1 que libera el gas G que se condensa en R'_{1} produciendo el calor útil a la temperatura T_{1H};
- -
- en una segunda etapa, se introduce calor en R'_{1} para llevarlo a la temperatura T_{1B}, a continuación se interconectan los reactores de cada conjunto. El gas G evaporado espontáneamente en R'_{1} provoca la sorción S1; el calor desprendido por S1 se transmite a R_{2} y R_{3} lo que provoca las deserciones D2 y D3, de modo que la instalación se encuentra de nuevo en situación para producir calor. Si los reactores R'_{2} y R_{2} por una parte, y R'_{3} y R_{3} por otra, no están conectados, el calor se almacena. Puesto que el almacenamiento se realiza en forma química, no hay pérdidas térmicas.
\vskip1.000000\baselineskip
La figura 10 representa el diagrama de Clapeyron
correspondiente a una instalación utilizable según la presente
invención que comprende tres conjuntos HP, BP, PI. El gas de trabajo
G es idéntico en los tres reactores R_{i}, y los sorbentes
B_{i} son todos diferentes. La producción de calor útil se realiza
en R'_{1} funcionando como condensador a su nivel de presión más
elevado, correspondiente por lo tanto a la temperatura más elevada
de la instalación. La regeneración de la instalación se realiza en
dos tiempos mediante introducción de calor a un nivel de
temperatura intermedio.
Al inicio del proceso, el reactor R_{3}
contiene B3 y los otros dos reactores contienen respectivamente
(B1, G) y (B2, G), a temperatura normal.
- -
- En el curso de una primera etapa, se introduce calor en R'_{3} para llevarlo a la temperatura T_{3H} superior a la temperatura normal, a continuación se pone en comunicación por una parte R_{3} y R'_{3}. y por otra parte R_{1} y R'_{1}; la evaporación espontánea de G en R'_{3} provoca la sorción S3 en R_{3} con producción de calor transmitido a (B1, G) contenido en R_{1}, a continuación la desorción D1 y la liberación de gas G que se condensa en R'_{1} con liberación de calor a la temperatura T_{1H} superior a T_{3H};
- -
- En el curso de una segunda etapa, se introduce calor en R'_{1} para llevarlo a una temperatura T_{1B} superior a la temperatura normal, a continuación se pone en comunicación por una parte R_{2} y R'_{2}, y por otra parte R_{1} y R'_{1}; la liberación espontánea de G en R'_{1} provoca la sorción S1 que suministra a R_{2} el calor necesario para la desorción D2, y la condensación de G en R'_{2};
- -
- En el curso de una tercera etapa, se suministra calor a R'_{2}, a continuación se pone en comunicación por una parte R_{2} y R'_{2}, y por otra parte R'_{3} y R_{3} para liberar el gas G en dirección de R_{2} para la sorción S2. El calor liberado se transfiere a R_{3} para la desorción D3. La instalación está entonces lista para una nueva secuencia de producción de calor.
\vskip1.000000\baselineskip
En dicho modo de aplicación, la instalación
utilizable según la presente invención produce calor revalorizado a
un nivel elevado en el curso de la primera etapa, realizándose la
regeneración en el curso de la segunda y tercera etapas.
La figura 11 representa el diagrama de Clapeyron
correspondiente a una instalación utilizable según la presente
invención que comprende tres conjuntos HP, BP y PI. El gas de
trabajo G es idéntico en los tres reactores R_{i}, y los
sorbentes B_{i} son todos diferentes.
Al inicio del proceso, el reactor R_{3}
contiene B3 y los otros dos reactores contienen respectivamente
(B1, G) y
(B2, G).
(B2, G).
- -
- En el curso de una primera etapa, se introduce en R'_{3} el calor necesario para llevarlo a la temperatura T_{3H}, a continuación se pone en comunicación, por una parte, R_{3} y R'_{3} y, por otra parte, R_{2 y} R'_{2}; la evaporación de G en R'_{3} provoca la sorción S3 en R_{3} con producción de calor transmitido a (B2, G) contenido en R_{2}, a continuación la desorción D2 y la liberación de gas G que se condensa en R'_{2} con liberación de calor a la temperatura T_{2H};
- -
- en el curso de una segunda etapa, se lleva R'_{2} a la temperatura T_{2H}, a continuación se pone en comunicación, por una parte, R_{2} y R'_{2} y, por otra parte, R_{1} y R'_{1}, lo que provoca la sorción S2 que suministra a R_{1} el calor necesario para la desorción D1; el gas liberado se condensa en R_{1} liberando calor a la temperatura T_{1H};
- -
- en el curso de una tercera etapa, se suministra calor a R'_{1} para llevarlo a la temperatura T_{1B}, a continuación se pone en comunicación, por una parte, R_{1} y R'_{1} y, por otra parte, R'_{3} y R_{3} para liberar el gas G en dirección de R_{1} para la sorción S1. El calor liberado se transfiere a R_{3} para la desorción D3. La instalación está entonces lista para una nueva secuencia de producción de calor.
En dicho modo de aplicación de la instalación de
tres conjuntos, el calor se produce a un nivel de temperatura
elevado en el curso de las dos primeras etapas del ciclo de
funcionamiento, y la instalación se regenera en el curso de la
tercera etapa.
La figura 12 representa el diagrama de Clapeyron
teórico de una instalación particular que comprende dos conjuntos
funcionando para la producción de frío. En los dos conjuntos, el gas
de trabajo es el amoníaco y los reactores R'_{1} y R'_{3}
funcionan, por consiguiente, alternativamente en condensador y en
evaporador de NH_{3}. En el conjunto HP, el reactor R_{1}
constituye la ubicación de una reacción de NH_{3} sobre
CaCl_{2}. En el conjunto BP, el reactor constituye la ubicación
de una absorción reversible de NH_{3} por el agua según el
esquema
NH_{3} +
H_{2}O, x_{1}NH_{3} -> <- H_{2}O,
x_{2}NH_{3}
con x_{1} = 0,1 y x_{2} = 0,2.
Siendo dicho fenómeno bivariante, la recta de equilibrio se desplaza
en función de la cantidad de NH_{3} absorbida. Durante la puesta
en servicio de una instalación de dichas características,
CaCl_{2} está bajo la forma rica en gas y el agua es pobre en
gas. La puesta en relación de los reactores R'_{3} y R_{3} los
coloca a una presión del orden de 4 bar y provoca la evaporación de
NH_{3} a 0ºC y la absorción de NH_{3} por el agua a una
temperatura inicial de 90ºC. A medida que el agua se enriquece en
amoníaco, la temperatura disminuye en R_{3} hasta el valor de 80ºC
cuando el contenido x de amoníaco en el agua alcanza el valor de
0,2. Al mismo tiempo, el calor liberado por la absorción de amoníaco
en el agua se transmite al reactor R_{1} para descomponer el
cloruro de calcio rico en amoníaco. El amoníaco liberado se
condensa en R'_{1} a 40ºC liberando calor. Para regenerar la
instalación, se introduce calor en R'_{1} para evaporar el
amoníaco que se absorbe en el CaCl_{2} a una temperatura de 163ºC.
El calor liberado se transmite al reactor R_{3} para liberar una
parte del amoníaco absorbido en el agua, empezando dicha liberación
cuando la temperatura en R_{3} es de 140ºC, correspondiente a la
temperatura de equilibrio para una concentración de amoníaco en el
agua de 0,2. Si el calor producido a 40ºC es útil, la instalación
funciona para la producción simultánea de frío y de
calor.
La figura 13 representa el diagrama de Clapeyron
experimental de una instalación de dos conjuntos funcionando para
la producción de frío. En los dos conjuntos, el gas de trabajo es el
amoníaco y los reactores R'_{1} y R'_{3} funcionan, por
consiguiente, alternativamente en condensador y en evaporador de
NH_{3}. En el conjunto HP, el reactor R_{1} constituye la
ubicación de una reacción de NH_{3} en MgCl_{2} siguiendo el
esquema MgCl_{2}, 2NH_{3} + NH_{3} -> <- MgCl_{2},
6NH_{3}. En el conjunto BP, el reactor constituye la ubicación de
una reacción de NH_{3} en NiCl_{2} siguiendo el esquema
NiCl_{2}, 2NH_{3} +
NH_{3} -> <- NiCl_{2}, 6NH_{3}. Durante la etapa de producción de frío, el amoníaco se evapora en R'_{3} produciendo frío a -5ºC, la reacción exotérmica en el cloruro de níquel se produce a 220ºC y el calor se transfiere a R_{1} para la desorción del cloruro de magnesio rico en amoníaco, a 220ºC, condensándose el amoníaco liberado en R'_{1} a 30ºC liberando calor. Durante la etapa de regeneración, se introduce calor en R'_{1} a 78ºC para evaporar NH_{3} que se fijará en el cloruro de magnesio liberando calor que se transfiere a R_{3} a 265ºC para descomponer el cloruro de níquel rico en amoníaco y la instalación vuelve a estar lista para producir frío. El reactor R'_{3} se instala sobre el lugar de utilización del frío, el reactor R'_{1} se instala sobre el lugar en el que se dispone de energía calorífica. De este modo, el transporte de energía se realiza por la vía química evitando cualquier pérdida térmica.
NH_{3} -> <- NiCl_{2}, 6NH_{3}. Durante la etapa de producción de frío, el amoníaco se evapora en R'_{3} produciendo frío a -5ºC, la reacción exotérmica en el cloruro de níquel se produce a 220ºC y el calor se transfiere a R_{1} para la desorción del cloruro de magnesio rico en amoníaco, a 220ºC, condensándose el amoníaco liberado en R'_{1} a 30ºC liberando calor. Durante la etapa de regeneración, se introduce calor en R'_{1} a 78ºC para evaporar NH_{3} que se fijará en el cloruro de magnesio liberando calor que se transfiere a R_{3} a 265ºC para descomponer el cloruro de níquel rico en amoníaco y la instalación vuelve a estar lista para producir frío. El reactor R'_{3} se instala sobre el lugar de utilización del frío, el reactor R'_{1} se instala sobre el lugar en el que se dispone de energía calorífica. De este modo, el transporte de energía se realiza por la vía química evitando cualquier pérdida térmica.
\vskip1.000000\baselineskip
\vskip1.000000\baselineskip
- \bullet US 4531374 A, Alefeld [0002]
- \bullet US 4623018 A [0002]
\bullet US 4523635 A [0002]
Claims (15)
1. Procedimiento para la producción de frío y/o
de calor en un lugar dado a partir de una o varias fuentes de
energía térmica, que comprende una sucesión de fenómenos reversibles
entre un gas y un líquido o un sólido, aplicándose dicho
procedimiento en una instalación que comprende un conjunto HP que a
su vez comprende unos reactores R_{1} y R'_{1}, un conjunto BP
que comprende unos reactores R_{3} y R'_{3} y eventualmente un
conjunto PI que comprende unos reactores R_{2} y R'_{2}, en el
que cada reactor R_{i}; constituye la ubicación de una sorción
reversible produciendo y consumiendo alternativamente el gas
G_{i}; cada reactor R'_{i} constituye la ubicación de un
fenómeno reversible produciendo y consumiendo alternativamente el
gas G_{i}; los sorbentes y gases respectivos en los reactores se
seleccionan de tal modo que, a una presión dada: la temperatura de
equilibrio de la sorción en el reactor R_{i} de un conjunto sea
superior a la temperatura de equilibrio del fenómeno reversible en
el reactor R'_{i} del mismo conjunto, la temperatura de equilibrio
de la sorción en el reactor R_{1} sea inferior a la que hay en
R_{3} y, dado el caso, la temperatura de equilibrio de la sorción
en R_{2} esté entre las temperaturas de equilibrio en R_{1} y
R_{3}; los reactores R_{i} y R'_{i} de un conjunto están
provistos de unos medios para intercambiar el gas G_{i}; los
reactores R_{i} están provistos de unos medios para intercambiar
calor entre ellos; y los reactores están aislados de la presión
atmosférica; comprendiendo dicho procedimiento:
- -
- las fuentes de energía térmica necesarias para el funcionamiento de la instalación y alimentando los reactores R'_{1}, R'_{3} y, dado el caso, R'_{2};
- -
- comprende:
- \bullet
- Una etapa preliminar en la que los medios de intercambio de gas entre dos reactores de un conjunto están cerrados y se ponen los sorbentes y gases respectivos a temperatura normal en los reactores de tal modo que el reactor R_{1} del conjunto HP contenga el sorbente bajo la forma rica en gas (B1, G1), el reactor R'_{1} está en situación de consumir el gas G_{1}, el reactor R_{3} del conjunto BP contiene el sorbente bajo la forma pobre en gas B3 y el reactor R'_{3} correspondiente está en situación de suministrar gas G_{3};
- \bullet
- Una etapa a) de producción de frío y/o de calor, en el curso de la cual se abren los medios de intercambio de gas entre los reactores R_{3} y R'_{3} por una parte, los reactores R_{1} y R'_{1}, y dado el caso, entre los reactores R_{2} y R'_{2}, eventualmente tras haber llevado el reactor R'_{3}, y dado el caso, a R'_{2} una temperatura superior a la temperatura normal mediante aporte de energía calorífica;
- \bullet
- Una etapa b) de regeneración en el curso de la cual se abren los medios de intercambio de gas entre los reactores R_{3} y R'_{3} por una parte, los reactores R_{1} y R'_{1}, y dado el caso, entre los reactores R_{2} y R'_{2}, tras haber llevado el reactor R'_{1}, y dado el caso R'_{2} a una temperatura superior a la temperatura normal mediante aporte de energía calorífica.
2. Procedimiento según la reivindicación 1, para
la producción de frío en un lugar dado a partir de unas fuentes de
energía térmica situadas en otro lugar, según el cual:
- \bullet
- El gas y los sorbentes respectivos en el conjunto BP o los conjuntos BP y PI se seleccionan de tal modo que, a la presión respectiva que se instala en R'_{3} o en R'_{3} y R'_{2} tras la apertura de los medios de intercambio de gas en los reactores, la temperatura de equilibrio del fenómeno reversible en R'_{3} o en R'_{3} y en R'_{2} corresponde a la temperatura a la que se desea la producción de frío;
- \bullet
- Durante la etapa a) de producción, se abren los medios de intercambio de gas entre los reactores sin aporte previo de energía calorífica al reactor R'_{3} o a los reactores R'_{3} y R'_{2}.
3. Procedimiento para la producción de frío
según la reivindicación 2, aplicándose dicho procedimiento en una
instalación que comprende los conjuntos HP y BP, en las condiciones
siguientes:
- -
- en el curso de una etapa preliminar,
- \bullet
- Los medios de transferencia de gas entre R_{1} y R'_{1} por una parte, entre R_{3} y R'_{3} por otra, están cerrados,
- \bullet
- Se introducen en los reactores los sorbentes y gases respectivos de tal modo que el reactor R_{1} del conjunto HP contenga el sorbente bajo la forma rica en gas (B1, G1), el reactor R'_{1} esté en situación de consumir el gas G_{1}, el reactor R_{3} del conjunto BP contenga el sorbente bajo la forma pobre en gas B3 y el reactor R'_{3} correspondiente esté en situación de suministrar el gas G_{3},
- \bullet
- El gas y los sorbentes respectivos en el conjunto BP se seleccionan de tal modo que, a la presión respectiva que se establece en R'_{3} tras la apertura de los medios de intercambio de gas, la temperatura de equilibrio del fenómeno reversible en R'_{3} corresponde a la temperatura a la que se desea la producción de frío;
- -
- en el curso de la etapa a), se abren los medios de transferencia de gas entre los reactores R_{3} y R'_{3} por una parte, y entre los reactores R_{1} y R'_{1} por otra, lo que provoca la producción de frío en R'_{3};
- -
- en el curso de la etapa b), se suministra la energía calorífica a R'_{1} para llevarlo a una temperatura superior a la temperatura normal, a continuación se abre los medios de transferencia de gas entre los reactores R_{3} y R'_{3} por una parte, y entre los reactores R_{1} y R'_{1} por otra, lo que regenera la instalación.
4. Procedimiento para la producción de frío
según la reivindicación 2, aplicándose dicho procedimiento en una
instalación que comprende tres conjuntos HP, BP y PI que comprenden
respectivamente los reactores R_{1}, R'_{1}, R_{3}, R'_{3},
y R_{2} R'_{2}, en las condiciones siguientes:
- -
- en el curso de una etapa preliminar,
- \bullet
- Se cierran los medios de intercambio de gas entre los reactores R_{1}, R'_{1}, R_{3}, R'_{3}, y R_{2}, R'_{2},
- \bullet
- Se introducen en los reactores los sorbentes y gases respectivos de tal modo que el reactor R_{i} del conjunto HP contenga el sorbente bajo la forma rica en gas (B1, G1), el reactor R'_{1} esté en situación de consumir el gas G_{1}, los reactores R_{3} y R_{2} de los conjuntos BP y PI contengan su sorbente bajo la forma pobre en gas, respectivamente B3 y B2, y los reactores R'_{3} y R'_{2} estén en situación de suministrar los gases respectivos G_{3} y G_{2}.
- \bullet
- El gas y los sorbentes respectivos en los conjuntos BP y PI se seleccionan de tal modo que, a las presiones respectivas que se establecen en R'_{3} y R'_{2} tras la apertura de los medios de intercambio de gas, las temperaturas de equilibrio de los fenómenos reversibles respectivos en R'_{2} y R'_{3} corresponden a las temperaturas a las que se desea la producción de frío;
- -
- en el curso de la etapa a) se abren los medios de intercambio de gas entre los reactores R_{1}, R'_{1}, R_{3}, R'_{3}, y R_{2}, R'_{2}, lo que produce frío en R'_{3} y en R'_{2};
- -
- en el curso de la etapa b), se aporta la energía calorífica a R'_{1}, a continuación se abren los medios de intercambio de gas entre los reactores R_{1}, R'_{1}, R_{3}, R'_{3}, y R_{2}, R'_{2}, lo que provoca la regeneración de la instalación.
5. Procedimiento de producción de frío según la
reivindicación 2, aplicándose dicho procedimiento en una instalación
que comprende tres conjuntos HP, BP y PI que comprenden
respectivamente los reactores R_{1}, R'_{1}, R_{3}, R'_{3},
y R_{2}, R'_{2}, en las condiciones siguientes:
- -
- en el curso de una etapa preliminar,
- \bullet
- Se cierran los medios de intercambio de gas entre los reactores R_{1}, R'_{1}, R_{3}, R'_{3}, y R_{2}, R'_{2},
- \bullet
- Se introducen en los reactores los sorbentes y gases respectivos seleccionados de tal modo que los reactores R_{1} y R_{2} contengan su sorbente respectivo bajo la forma rica en gas (B1, G1) y (B2, G2), los reactores R'_{1} y R'_{2} estén en situación de consumir el gas respectivo G_{1} y G_{2}, el reactor R_{3} contenga el sorbente bajo la forma pobre en gas B3, y el reactor R'_{3} esté en situación de suministrar el gas;
- -
- en el curso de la etapa a) en una primera fase, se abren los medios de intercambio de gas entre los reactores R_{3}, R'_{3} por una parte, y entre los reactores R_{2}, R'_{2} por otra, lo que produce frío en R'_{3}; en una segunda fase, se abren los medios de intercambio de gas entre los reactores R_{1}. R'_{1} por una parte, y los reactores R_{2}, R'_{2} por otra, lo que produce frío en R'_{2};
- -
- en el curso de la etapa b), se suministra la energía calorífica a R'_{1} para llevarlo a una temperatura superior a la temperatura normal, a continuación se abren los medios de transferencia de gas entre los reactores R_{1}, R'_{1} por una parte, y los reactores R_{3}, R'_{3} por otra, lo que regenera la instalación.
6. Procedimiento para la producción de frío
según la reivindicación 2, aplicándose dicho procedimiento en una
instalación que comprende tres conjuntos HP, BP y PI que comprenden
respectivamente los reactores R_{1}, R'_{1}, R_{3}, R'_{3},
y R_{2}, R'_{2}, en las condiciones siguientes:
- -
- en el curso de una etapa preliminar,
- \bullet
- Se cierran los medios de intercambio de gas entre los reactores R_{1}, R'_{1}, R_{3}, R'_{3} y R_{2}, R'_{2},
- \bullet
- Se introducen en los reactores R_{i} y los reactores R'_{i} los sorbentes y gases respectivos seleccionados de tal modo que los reactores R_{1} y R_{2} contengan su sorbente respectivo bajo la forma rica en gas (B1,G1) y (B2,G2), los reactores R'_{1} y R'_{2} estén en situación de consumir el gas respectivo G1 y G2, el reactor R_{3} contenga el sorbente bajo la forma pobre en gas B3, y el reactor R'_{3} esté en situación de suministrar el gas;
- -
- en el curso de la etapa a) se abren los medios de transferencia del gas entre los reactores R_{3}, R'_{3} por una parte y los reactores R_{1}, R'_{1} por otra, lo que produce frío en R'_{3};
- -
- en el curso de la etapa b), en una primera fase, se aporta la energía calorífica a R'_{1} y se ponen en comunicación los reactores R_{1}, R'_{1} por una parte, y los reactores R_{2}, R'_{2} por otra; en una segunda fase, se aporta la energía calorífica a R'_{2}, a continuación se interconectan los reactores R_{2}, R'_{2} por una parte y los reactores R_{3}, R'_{3} por otra, lo que provoca la regeneración de la instalación.
\vskip1.000000\baselineskip
7. Procedimiento según la reivindicación 1 para
la producción de calor a una temperatura superior a la de una
fuente de energía calorífica, según el cual, durante la etapa a) de
producción, se aporta la energía calorífica a la instalación por el
reactor R'_{3}, y eventualmente por el reactor R'_{2}, antes de
abrir los medios de intercambio de gas entre los reactores R_{3}
y R'_{3}, y eventualmente entre los reactores R_{2} y
R'_{2}.
8. Procedimiento según la reivindicación 7 para
la producción de calor en un lugar dado a partir de unas fuentes de
energía calorífica situadas en otro lugar, según el cual se utiliza
como fuente de calor para la etapa b) de regeneración, la exergía
del calor producido a temperatura elevada durante la etapa a).
9. Procedimiento para la producción de calor
según cualquiera de las reivindicaciones 7 ó 8, aplicándose dicho
procedimiento en una instalación que comprende un conjunto HP que
comprende los reactores R_{1} y R'_{1} y un conjunto BP que
comprende los reactores R_{3} y R'_{3}, en las condiciones
siguientes:
- -
- en el curso de una etapa preliminar,
- \bullet
- Los medios de transferencia de gas entre R_{1} y R'_{1} por una parte, y entre R_{3} y R'_{3} por otra, están cerrados.
- \bullet
- Se introducen en los reactores los sorbentes y gases respectivos de tal modo que el reactor R_{1} del conjunto HP contenga el sorbente bajo la forma rica en gas (B1, G1), el reactor R'_{1} esté en situación de consumir el gas G_{1}, el reactor R_{3} del conjunto BP contenga el sorbente bajo la forma pobre en gas B3 y el reactor R'_{3} correspondiente esté en situación de suministrar el gas G_{3},
- -
- en el curso de la etapa a), se suministra la energía calorífica a R'_{3} para llevarlo a una temperatura superior a la temperatura normal, a continuación se abren los medios de transferencia de gas entre los reactores R_{3} y R'_{3} por una parte, y los reactores R_{1} y R'_{1} por otra, lo que provoca la producción de calor en R'_{1};
- -
- en el curso de la etapa b), se suministra la energía calorífica a R'_{1} para llevarlo a una temperatura superior a la temperatura normal, a continuación se abren los medios de transferencia de gas entre los reactores R_{3} y R'_{3} por una parte, y los reactores R_{1} y R'_{1} por otra, lo que provoca la regeneración de la instalación.
\vskip1.000000\baselineskip
10. Procedimiento de producción de calor según
cualquiera de las reivindicaciones 7 ó 8, aplicándose dicho
procedimiento en una instalación que comprende tres conjuntos HP,
BP y PI que comprenden respectivamente los reactores R_{1},
R'_{1}, R_{3}, R'_{3}, y R_{2}, R'_{2}, en las condiciones
siguientes:
- -
- en el curso de una etapa preliminar,
- \bullet
- Se cierran los medios de intercambio de gas entre los reactores R_{1}, R'_{1}, R_{3}, R'_{3}, y R_{2}, R'_{2},
- \bullet
- Se introducen en los reactores los sorbentes y gases respectivos seleccionados de tal modo que el reactor R_{1} contenga el sorbente bajo la forma rica en gas (B1, G1), el reactor R'_{1} esté en situación de consumir el gas G_{i}, los reactores R_{3} y R_{2} contengan su sorbent respectivo bajo la forma pobre en gas B3 y B2, y los reactores R'_{3} y R'_{2} estén es situación de suministrar el gas respectivo G_{3} y G_{2};
- -
- en el curso de la etapa a), se suministra la energía calorífica a R'_{3}, y R'_{2} para llevarlos a una temperatura superior a la temperatura normal, a continuación se abren los medios de intercambio de gas entre los reactores R_{3}, R'_{3}, los reactores R_{2}, R'_{2}, y los reactores R_{1}, R'_{1}, lo que provoca la producción de calor en R'_{1};
- -
- en el curso de la etapa b), se suministra la energía calorífica a R'_{1} para llevarlo a una temperatura superior a la temperatura normal, a continuación se abren los medios de transferencia de gas entre los reactores R_{3}, R'_{3}, los reactores R_{2}, R'_{2} y los reactores R_{1}, R'_{1}, lo que provoca la regeneración del sistema.
\vskip1.000000\baselineskip
11. Procedimiento para la producción de calor
según cualquiera de las reivindicaciones 7 ó 8, aplicándose dicho
procedimiento en una instalación que comprende tres conjuntos HP, BP
y PI que comprenden respectivamente los reactores R_{1},
R'_{1}, R_{3}, R'_{3}, y R_{2}, R'_{2}, en las condiciones
siguientes:
- -
- en el curso de una etapa preliminar:
- \bullet
- Se cierran los medios de transferencia de gas entre los diferentes reactores
- \bullet
- Se introducen en los reactores los sorbentes de gas respectivos, a temperatura normal, de tal modo que R_{1} y R_{2} contengan su sorbente respectivo en el estado rico en gas (S1, G_{i}) y (S2, G_{2}), R_{3} contenga el sorbente en el estado pobre en gas, R'_{1} y R'_{2} estén en situación de consumir respectivamente estén en situación de consumir respectivamente el gas G_{1} y el gas G_{2}, y R'_{3} esté en situación de liberar el gas G_{3};
- -
- en el curso de la etapa a), se introduce la energía calorífica en R'_{3}, a continuación se abren los medios de transferencia de gas entre los reactores R_{3}, R'_{3} por una parte y los reactores R_{1}, R'_{1} por otra, lo que provoca la producción de calor en R'_{1};
- -
- en el curso de la etapa b), en una primera fase, se introduce la energía calorífica en R'_{1}, a continuación se abren los medios de transferencia de gas entre los reactores R_{1}, R'_{1} por una parte y los reactores R_{2}, R'_{2} por otra, en una segunda fase, se suministra la energía calorífica a R'_{2}, a continuación se abren los medios de transferencia de gas entre los reactores R_{2}, R'_{2} por una parte y los reactores R_{3}, R'_{3} por otra, lo que provoca la regeneración del sistema.
12. Procedimiento para la producción de calor
según cualquiera de las reivindicaciones 7 ó 8, aplicándose dicho
procedimiento en una instalación que comprende tres conjuntos HP, BP
y PI que comprenden respectivamente los reactores R_{1},
R'_{1}, R_{3}, R'_{3}, y R_{2}, R'_{2}, en las condiciones
siguientes:
- -
- en el curso de una etapa preliminar
- \bullet
- Se cierran los medios de transferencia de gas entre los diferentes reactores
- \bullet
- Se introducen en los reactores los sorbentes de gas respectivos, a temperatura normal, de tal modo que R_{2} contenga el sorbente en el estado rico en gas (S2, G_{2}) y R_{3} y R_{1} contengan su sorbente en el estado pobre en gas respectivamente B3 y B1, R'_{2} esté en situación de consumir el gas G_{2}, y R'_{3} y R'_{1} estén en situación de liberar el gas respectivamente G_{3} y G_{2};
- -
- en el curso de la etapa a) en una primera fase, se introduce la energía calorífica en R'_{3}, a continuación se interconectan los reactores R_{3} R'_{3} por una parte, y los reactores R_{2}, R'_{2} por otra, lo que provoca la producción de calor en R'_{2}; en una segunda fase, se introduce la energía calorífica en R'_{2}, se interconectan los reactores R_{1}, R'_{1} por una parte, y los reactores R_{2}, R'_{2} por otra, lo que provoca la producción de calor en R'_{1};
- -
- en el curso de la etapa b), se suministra la energía calorífica a R'_{1}, a continuación se abren los medios de transferencia de gas entre los reactores R_{1}, R'_{1} por una parte, y los reactores R_{3}, R'_{3} por otra, lo que provoca la regeneración de la instalación.
13. Procedimiento según la reivindicación 1,
siendo el fenómeno reversible en los reactores R'_{i} un cambio
de fase líquido/gas, una adsorción de un gas en un sólido, una
absorción de un gas en un líquido, una reacción química entre un
gas y un sólido o un líquido, o la formación de clatratos
hidratos.
14. Procedimiento según la reivindicación 1,
siendo el fenómeno reversible en los reactores R_{i} una adsorción
de un gas en un sólido, una absorción de un gas en un líquido, una
reacción química entre un gas y un sólido o un líquido, o la
formación de clatratos hidratos.
15. Procedimiento según la reivindicación 1,
según el cual, los fenómenos reversibles en todos los conjuntos de
la instalación ponen en juego el mismo gas.
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