MX2013003524A - Equipo didactico de refrigeracion por adsorcion activado mediante energia solar o electrica. - Google Patents

Abstract

Equipo didáctico para refrigeración por adsorción activado con energía solar o eléctrica, empleando dos substancias una adsorbente y otra adsorbato, el sistema empleará alcohol etílico como adsorbato (substancia refrigerante) y carbón activado como adsorbente. Las partes principales del prototipo comprenden los siguientes elementos: un condensador, un evaporador, un adsorbedor, un colector solar y una camisa eléctrica como fuentes de energía; todos estos elementos son construidos en lámina de acero inoxidable (SS316) y se conectan con tubería de acero inoxidable para alto vacío y aditamentos, como válvulas, conectores e indicadores de presión y temperatura, que son componentes del sistema de medición para monitoreo de datos y evaluar la operación del prototipo, además en particular, llevar el registro de los parámetros de temperatura, flujo, volumen y presión del refrigerante. En especial la instalación del adsorbedor y el recibidor construido en vidrio para determinar el flujo del líquido refrigerante.

Description

EQUIPO DIDÁCTICO DE REFRIGERACIÓN POR ADSORCIÓN ACTIVADO MEDIANTE ENERGÍA SOLAR O ELÉCTRICA.

OBJETO DE LA INVENCIÓN La invención se refiere a un equipo para realizar ensayos de refrigeración para determinar el balance térmico del ciclo, empleando distintos pares de substancias como alcohol y carbón activado ó agua y sílica gel, utilizando energía solar como fuente de poder. El equipo objeto de esta invención opera mediante la interconexión de seis elementos que son un evaporador, un adsorbedor, un colector solar, un condensador, un circuito de enfriamiento y un recipiente recibidor para cuantificar el volumen del refrigerante condensado. Todos estos elementos están unidos con tuberías, seis válvulas y dos vacuómetros para medir las presiones del sistema, los materiales empleados para la construcción de los elementos del equipo son acero inoxidable y vidrio.

La adsorción y desorción que caracteriza al ciclo de operación de éste sistema de refrigeración se realiza en el adsorbedor, parte esencial en el cual se suministra la energía necesaria para su operación y que se obtiejne de la energía solar mediante un colector solar.

ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN La refrigeración por adsorción con pares de substancias para su operación, en los últimos años se ha desrrollado con la finalidad de usar fuentes alternativas como suministro de energía para su accionamiento, la, energía solar se ha empleado ampliamente en una gran cantidad de prototipos, como en el caso de Luo y Tondeur en [Transient Thermal Study of an Adsorption Refrigerating Machine 2000 pp. 93-104, en el cual recalcan la preocupación actual del cuidado del medio ambiente y la protección de la capa de ozono, alentando el desarrollo de máquinas térmicas basadas en adsorción vapor-liquido. Proponen un refrigerador por adsorción que consta de un adsorbedor, un evaporador, un condensador, una válvula de estrangulación y un fluido circulante (metanol). En el prototipo experimental, el condensador es un recipiente con un volumen de 0.52 litros, enfriado mediante circulación de agua, el evaporador es un intercambiador de calor con tubos aletados, el adsorbedor es el elemento esencial que consta de un tubo cilindrico con carbón activado o seolita en su interior y una malla de acero inoxidable para detener el adsorbente. El adsorbedor se puede calentar mediante circulación de agua calentada con energía solar o empleando una resistencia eléctrica. Para calibrar y controlar el ciclo de operación de la unidad de refrigeración, esta consta de tres válvulas las cuales se operan de acuerdo al ciclo de adsorción o desorción.

Estos sistemas de refrigeración generalmente se construyen con material de acero inoxidable y están completamente cerrados y sin acceso a ver que pasa en el interior.

La propuesta de esta invención, ha sido concevida para una aplicación didáctica en la cual se vea a través de un recipiente de vidrio el flujo de la substancia refrigerante, con graduaciones para cuantificar el volumen condensado de la substancia refrigerante y además un diseño especial del adsorbedor.

La figura 1 muestra el prototipo operando en la etapa de enfriamiento y adsorción provisto con el adsorbedor que contiene una sección cónica y una sección cilindrica, además a la salida del condensador se encuentra el recipiente recibidor del condensado en material de vidrio.

REALIZACIÓN PREFERENTE DE LA INVENCIÓN (O MEJOR MÉTODO CONOCIDO PARA LLEVAR A CABO LA INVENCION) En la figura 1 se muestran las partes del sistema de refrigeración por adsorción, el refrigerante que utiliza es etanol (adsórbate) junto con otro elemento que es el carbón activado (adsorbente). La descripción del experimento se puede dividir en dos ciclos parciales, el primer ciclo de noche, se refiere a la producción de la refrigeración en el evaporador (3) y a la adsorción del etanol en el adsorbedor mediante carbón activado (7), el segundo ciclo de día, se refiere a la desorción en el adsorbedor (7) y a la condensación del etanol en el condensador (12). Se puede iniciar la explicación del primer ciclo (evaporación y adsorción), teniendo el etanol liquido en el recibidor (14), al inicio de la noche se cierra la válvula (9) y se abren las válvulas (1) y (6) y de esta forma el etanol sale del recipiente (14) como líquido y pasa por la válvula (1) y llega al evaporador (3) en este paso el etanol se evapora después de la válvula de calibración (2) y toma el calor de la substancia que se está enfriando, los vapores del etanol salen del evaporador y pasan por el vacuómetro (5), la válvula (6) y son adsorbidos por el carbón activado que contiene el adsorbedor (7), en el momentb que se satura el carbón activado con el etanol se termina el primer ciclo. i Para el segundo ciclo (desorción y condensación), se cierran las válvulas (1) y (6) y se abre la válvula (9), como es de día el adsorbedor (7) es calentado mediante el colector solar (8) o mediante calentamiento por una resistencia eléctrica y se inicia la desorción en el adsorbedor, pasando los vapores de etanol por la válvula (9) y por el medidor de presión (10) y posteriormente llega el etanol al condensador (12) en donde se condensa el etanol mediante un circuito de agua fría (13) y por último el etanol se confina en el recibidor de líquido (14), las válvulas (4) y (1 1) son para servicios de carga de etanol y vacío del sistema.

En la figura 2 se muestran las partes del adsorbedor, el cuerpo está formado por un cilindro (20) y un cono (16), en la parte superior se encuentra la entrada formada por un tubo (15) el cual en el interior tiene orificios ¡para el paso del fluido refrigerante, alrededor del cilindro (20) se encuentra un serpentín (17) el cual sirve para calentar el interior del adsorbedor y una camisa calefactora eléctrica (21), en el espacio interior entre el tubo (15) y el cilindro se encuentra el carbón activado (18) que es la substancia adsorbente, por último se tienen tres abrazaderas (19) que sirven i para unir todas las partes del adsorbedor.

Claims (3)

REIVINDICACIONES Habiendo descrito la invención como antecede, considero una novedad y por lo tanto reclamo de mi propiedad lo contenido en las siguientes cláusulas.

1. Equipo didáctico para refrigeración por adsorción activado con energía solar o eléctrica, emplea dos substancias una adsorbente y otra adsorbato, construidos en acero inoxidable el adsorbedor, el evaporador y el condensador, el recipiente recibidor de líquido se construye de vidrio con graduaciones para determinar el ¡flujo del líquido refrigerante.

2. De conformidad con la reivindicación 1 el adsorbedor mod I ular del equipo es manufacturado en lámina de acero inoxidable el cual es conformado con una sección cilindrica y una cónica, con uniones de férulas y abrazaderas para una eficiencia óptima en su operación y funcionamiento. En el interior contiene un tubo con orificios de un diámetro de 0.5 mm recubierto con un filtro de carbón activado para evitar la pérdida y la succión del absorbente lo cual contaminaría al sistema.

3. De conformidad con la reivindicación 1 el recibidor de líquido refrigerante es manufacturado en vidrio, de una capacidad de un litro y con graduaciones volumétricas, estas características van de acuerdo con el propósito de ser un equipo didáctico. '