Estudio de sistemas avanzados de enfriamiento y desalinización por absorción activados con energía solar térmica [recurso electrónico] / Ricardo López Zavala; director, Nicolás Velázquez Limón; codirector, Luis Antonio González Uribe

Maestría y Doctorado en Ciencias e Ingeniería

Tesis (Doctorado)--Universidad Autónoma de Baja California, Instituto de Ingeniería, Mexicali, 2019.

Actualmente se ha vuelto prioritario satisfacer las necesidades hídricas y de climatización
de espacios de una manera sustentable. Por lo que, la comunidad cient ́ıfica esta buscando ́
desarrollar tecnolog ́ıas que brinden agua potable y enfriamiento de manera conjunta
por medio de energ ́ıas renovables. En esta tesis se estudiaron los sistema avanzados
de enfriamiento y desalinizacion por absorci ́ on activados con energ ́ ́ıa solar termica; ́
se generaron tres propuestas tecnologicas, las cuales fueron evaluadas utilizando los ́
simuladores AspenPlus y EES. Dichas propuestas, con la utilizacion de energ ́ ́ıa solar
termica pueden brindar climatizaci ́ on de espacios y desalinizaci ́ on de agua de mar de ́
manera simultanea. Tambi ́ en se estudi ́ o experimentalmente una m ́ aquina de enfriamiento por ́
absorcion ́ LiBr/H2O de simple efecto, con la finalidad de asimilar la operatividad de estos
sistemas y evaluar su potencial, as ́ı catalizar la generacion de nuevas propuestas tecnol ́ ogicas. ́
La primer propuesta tecnologica SEDAT1, consiste en un sistema de enfriamiento y ́
desalinizacion FLASH por absorci ́ on de simple efecto ́ LiBr/H2O, el cual trabaja con tres
niveles de presion. Se logr ́ o tener una eficiencia global ́ ηG de 1.29 e incrementar la eficiencia
de enfriamiento en un 22 % respecto a un sistema de enfriamiento por absorcion convencional ́
con una capacidad de 23 kW. Se producen adicionalmente 838 L/d ́ıa de agua, con un FR de
0.08 y un R de 1.84. Dicha produccion de agua es suficiente para satisfacer las necesidades de ́
una familia de hasta 7 personas. La segunda propuesta tecnologica SEDAT2, consiste en un ́
sistema de enfriamiento y desalinizacion FLASH/MED por absorci ́ on termosolar, en donde ́
debido a la configuracion y condiciones de operaci ́ on propuestas, se tiene una alta integraci ́ on ́
energetica y m ́ asica interna. Se encontr ́ o que partiendo de una m ́ aquina de enfriamiento por ́
absorcion de simple efecto de 23 kW, la propuesta tecnol ́ ogica al utilizar el agua producto ́
de la desalinizacion como refrigerante, tenga una ́ ηG de 12.68 e incremente la capacidad de
enfriamiento a 2,009 kW, 87.4 veces mas, mientras que el COP presenta un valor de 6.4, ́
lo cual es 8.35 veces mayor que el reportado para este tipo de sistemas, ademas se produce ́
73,569 L/d ́ıa de agua producto, con un RR de 0.52 y un PR de 6.72. La tercer propuesta
tecnologica DEMEESTb, consiste en un sistema de desalinizaci ́ on por evaporaci ́ on m ́ ultiple ́
y enfriamiento por expansion s ́ ubita, el cual est ́ a compuesto por una MED de 14 efectos ́
y 14 recalentamientos. En este sistema se aprovecha la similitud de la presion del ́ ultimo ́
efecto de la MED con la del condensador de las unidades de enfriamiento por absorcion, ́
pudiendo utilizar el agua producto como refrigerante. Con lo anterior se logro tener una ́ ηG
de 26 e incrementar la capacidad de enfriamiento a 2001 kW, con un COP de 13.1 y una
eficiencia global ηG de 26, ademas de tener una producci ́ on de agua de 73,380 L/d ́ ́ıa con
un PR de 12.96 y un RR de 0.53. Cuando se comparan los indicadores de enfriamiento y
desalinizacion del SEDAT1 con el SEDAT2, se puede observar que el COP y el RR del ́
SEDAT2 es 7.4 y 6.4 veces superior al SEDAT1, respectivamente. Por otra parte, el sistema
DEMEESTa tiene un COP de 7.17, un PR de 7.1 y un RR de 0.55, los cuales son 12, 5.1 y
5.7 % superiores a los del SEDAT2, respectivamente. Al comparar los indicadores COP y PR
del sistema DEMEESTb (el cual tiene una MED con recalentamientos) con el DEMEESTa,
se tiene que son 82.7 y 83.2 % superiores, sin embargo el RR es 3.6 % menor. Por otro lado,
el COP del DEMEESTb es 15.23 y 2.04 veces mayor que el COP del SEDAT1 y SEDAT2,

III

respectivamente. Finalmente de las propuestas evaluadas el DEEMESTb tiene las mejores
caracter ́ısticas tecnicas. Despu ́ es de haber realizado la evaluaci ́ on t ́ ecnica de los sistemas ́
de enfriamiento y desalinizacion propuestos, se logr ́ o desarrollar una invenci ́ on tecnol ́ ogica ́
con alta eficiencia y menos componentes, lo cual reduce su inversión inicial y costo de ́
operación, incrementando la potencialidad para satisfacer las necesidades de climatización
y disponibilidad de agua de las comunidades costeras, pudiendo competir en el mercado con
las tecnolog ́ıas convencionales.