11 julio 2010

Aplicaciones del frío por absorción – cogeneración en áreas tropicales remotas


En varios artículos venimos hablando de la obtención de frío mediante tecnologías emergentes, artículos especialmente interesantes para aportar soluciones en las nuevas regiones de expansión donde la energía eléctrica convencional no está siempre disponible.
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En este nuevo artículo nos centramos en una aplicación bien interesante, que es el uso de la cogeneración para obtener frío en áreas tropicales remotas.
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Actualmente muchas regiones tropicales experimentan crecimientos económicos muy importantes y el nacimiento de una actividad industrial transformadora es una realidad. Pero estos escenarios se caracterizan por el aislamiento y las grandes distancias, lo que supone que sea vital usar los mínimos recursos de energía que sea posible e incrementar la eficiencia energética. Especialmente interesante es el uso del calor para generar efectos de enfriamiento.
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Las actividades económicas en las áreas remotas de los trópicos tienen una serie de problemas que podemos resumir en las siguientes ideas: .
  • El suministro de electricidad conectado a la red no suele estar disponible.
  • En términos de actividad económica, los granjeros viven en territorios difíciles.
  • En las condiciones climáticas hay preponderancia de altas temperaturas ambientales.
  • Obtener el combustible es normalmente bastante difícil.
Algunos ejemplos.
Para que nos hagamos una idea de las diferencias entre el mundo desarrollado y las regiones tropicales comparemos Nigeria e Italia.
  • Nigeria tiene una población de 140 millones de habitantes y la capacidad de generación instalada es de 6 GW.
  • Italia tiene una población de 56 millones de habitantes y la capacidad de generación instalada es de 84 GW!!!
Pero lo peor es que igual que ocurre fuera de los países desarrollados, los apagones se extienden en todo el país como consecuencia de un incremento de la demanda y la inexistencia de conceptos claves de eficiencia energética.
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Difícil lo tienen los industriales nigerianos para desarrollar su industria ante este panorama. Paradójicamente Nigeria es uno de los países más ricos del mundo, pero sus ciudadanos se enfrentan a serios problemas de insuficiencia energética.
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Los productos perecederos en áreas tropicales remotas.
Las áreas tropicales se caracterizan por una increíble productividad en la obtención de productos agrícolas de alta calidad, pero las carencias para preservarlos acaban originando que el producto se pierda y no se aproveche más que para alimentar a los animales. El tomate fresco en cestas de madera y selladas con papel como el que vemos en una de las figuras de este artículo es de los métodos tradicionales de preservación de productos perecederos.
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¿Qué tecnologías alternativas pueden solucionar el problema energético en lugares remotos?
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Muchas economías emergentes intentan utilizar energías alternativas, pero estas iniciativas no están exentas de fracasos porque en la mayoría de las ocasiones se intentan repetir los modelos de parques de generación del mundo desarrollado. En nuestra opinión la solución está por trabajar en eficiencia energética junto con la generación renovable a nivel micro-grid.
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En relación a la generación de frío, en el pasado se han venido realizando esfuerzos para mejorar los sistemas de almacenamiento de frío convencional alternativos usando materiales absorbentes sólidos alternativos locales. Pero los sistemas de almacenamiento están limitados por problemas de transferencia de calor.
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Bajo estas circunstancias, el sistema de turbinas de micro-gas (MGT) proporciona tanto calor como energía eléctrica y es por tanto una alternativa tecnológica viable. El calor residual es útil para hacer funcionar un sistema de enfriamiento por absorción, y así satisfacemos las necesidades de generación de frío (mantenimiento y confort).
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Para plantear un proyecto de frío por absorción deben definirse dos circuitos importantes:
  • Circuito de adición de calor que consiste en la temperatura del lado de servicio del evaporador y la temperatura del lado de absorción del evaporador.
  • El circuito de pérdida de calor comprende la temperatura del dado de absorción del condensador y la temperatura del lado del condensador.
Una vez se establecen estas temperaturas pueden determinarse las propiedades primarias de la cámara de mezcla con Presión (P) – Temperatura (T) – Concentración (X), diagrama PTC o base de datos EES.
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Mecanismo de operación de una enfriadora por absorción.

El sistema se energiza por un medio caliente, vapor a (a unos 130 ºC) del recuperador de una turbina de micro-gas.
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La enfriadora utiliza una solución de bromuro de litio y agua, en condiciones de vacío, como absorbente y refrigerante.
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El mecanismo de operación es tal que mantiene la temperatura del evaporador más baja que la temperatura de carga de refrigeración, y es posible para el refrigerante extraer calor sensible de la carga.
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Modelización de turbinas de micro-gas
  • La cogeneración se basa en una turbina de gas operando en régimen estacionario.
  • Los principios de mezcla de gas ideal se aplican para el aire y los productos de combustión.
  • El combustible es gas natural tomado como gas ideal.
  • La combustión de combustible en la cámara de combustión es completa.
Las herramientas de modelización incluyen equilibrio de energía, equilibrio de masas y composición de elementos reactivos.


Bibliografía: Analysis of Cogeneration Powered Absorption Chiller Systems in Remote Tropical Areas. Stephen Chijioke Nwanya. Università degli Study di Trieste.
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