En la refrigeración por adsorción, el compresor mecánico del ciclo de compresión de vapor es sustituido por un conjunto de componentes que utiliza calor para realizar las funciones equivalentes de elevación de presión y circulación del refrigerante. Es una tecnología especialmente interesante cuando se dispone de una fuente de calor aprovechable.
¿Qué es la Refrigeración por Adsorción? (El puente conceptual)
Para diferenciar ambas tecnologías, conviene conocer la adsorción (con “d”). La absorción y la adsorción pueden utilizarse en ciclos de refrigeración accionados térmicamente, pero emplean mecanismos diferentes para interactuar con el refrigerante.
El principio físico de la adsorción se basa en la capacidad de ciertos sólidos porosos (con gran superficie interna) para retener moléculas de un fluido en su superficie y estructura porosa interna, mediante interacciones entre el adsorbente (sólido poroso) y el adsorbato(refrigerante).
Absorción vs. Adsorción: Diferencia Fundamental
| Característica | Absorción (Con “B”) | Adsorción (Con “D”) |
|---|---|---|
| Fenómeno Físico | Volumétrico: El refrigerante se incorpora a la fase absorbente, normalmente un líquido, formando una solución. | Superficial: El refrigerante se retiene principalmente sobre la superficie y en los poros del adsorbente sólido. |
| Sustancias Usadas | Líquidos (Agua – Bromuro de Litio o Amoníaco – Agua). | Sólidos altamente porosos (Sílica gel o Carbón activado). |
¿Cómo produce frío un sistema de Adsorción?
Un sistema de refrigeración no crea frío; extrae calor de un espacio o medio y lo transfiere hacia otro lugar. Un sistema de adsorción utiliza la capacidad de un sólido poroso para adsorber vapor de refrigerante a baja presión. Al retirar vapor del evaporador, la presión puede mantenerse suficientemente baja para que el refrigerante evapore a una temperatura adecuada para producir el efecto frigorífico. Posteriormente, el adsorbente se calienta para desorber (liberar el refrigerante de la superficie del adsorbente) el refrigerante y regenerar su capacidad de adsorción.
Los Componentes Principales del Sistema
1. Adsorbedor / Desorbedor
Es el componente que contiene el adsorbente. Durante la adsorción, el adsorbente retiene vapor de refrigerante; durante la regeneración o desorción, recibe calor y libera ese refrigerante. Muchos sistemas utilizan dos o más lechos para permitir una operación más continua.
2. Condensador
Recibe el vapor de refrigerante liberado durante la desorción, rechaza calor hacia el ambiente y permite su condensación cuando las condiciones de presión y temperatura lo permiten.
3. Válvula de Expansión
Es el elemento que produce la caída de presión del refrigerante líquido antes de entrar al evaporador. Su configuración depende del diseño del sistema Ejemplos: tubo capilar, válvula de expansión termostática (VET) u otros dispositivos de expansión.
4. Evaporador y Fuente de Calor
El evaporador es donde el refrigerante absorbe calor del medio que se desea enfriar. La fuente de calor suministra la energía necesaria para regenerar el adsorbente y liberar el refrigerante durante la desorción.
El Par Adsorbente – Refrigerante
El funcionamiento depende de un par de trabajo formado por un adsorbente sólido y un refrigerante. La selección del par depende de las temperaturas de evaporación, condensación y regeneración, además de las propiedades y compatibilidad de los materiales:
- Sílica Gel – Agua: El agua puede utilizarse como refrigerante y la sílica gel como adsorbente. Este par es apropiado para aplicaciones en las que la temperatura de evaporación se mantiene por encima del punto de congelación del agua; no se limita exclusivamente al aire acondicionado.
- Carbón Activado – Metanol: El carbón activado presenta una elevada superficie interna y puede utilizarse con metanol en determinados ciclos de adsorción. Este par permite aplicaciones a temperaturas inferiores a 0 °C, según el diseño, las condiciones de operación y los requisitos de seguridad.