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Enfriador de absorción de gases de escape y naturales
2.1 Principio de funcionamiento
En nuestra vida diaria, como todos sabemos, nos refrescamos al aplicar alcohol sobre la piel, ya que la evaporación absorbe el calor de la misma. No solo el alcohol, sino también cualquier otro líquido absorbe el calor circundante durante la evaporación. Cuanto menor sea la presión atmosférica, menor será la temperatura de evaporación. Por ejemplo, la temperatura de ebullición del agua es de 100 °C a una atmósfera de presión, pero si la presión atmosférica baja a 0,00891, la temperatura de ebullición del agua se reduce a 5 °C. Por eso, en condiciones de vacío, el agua puede vaporizarse a temperaturas muy bajas.
Este es el principio básico de funcionamiento de un enfriador por absorción de LiBr. El agua (refrigerante) se vaporiza en el absorbedor de alto vacío y absorbe el calor del agua que se va a enfriar. El vapor refrigerante es absorbido por la solución de LiBr (absorbente) y circulado por bombas. El proceso se repite.
2.2 Diagrama de flujo
El principio de funcionamiento del enfriador se muestra en la Figura 2-1. La solución diluida del absorbedor, bombeada por la bomba de solución, pasa por el intercambiador de calor de baja temperatura (LTHE) y el intercambiador de calor de alta temperatura (HTHE), y luego ingresa al generador de alta temperatura (HTG), donde es hervida por los gases de combustión de alta temperatura y el gas natural para generar vapor refrigerante a alta presión y alta temperatura. La solución diluida se transforma en una solución intermedia.
La solución intermedia fluye a través del HTHE hacia el generador de baja temperatura (LTG), donde se calienta con el vapor refrigerante del HTG para generar vapor refrigerante. La solución intermedia se convierte en una solución concentrada.
El vapor refrigerante a alta presión y temperatura generado por el HTG, tras calentar la solución intermedia en el LTG, se condensa en agua refrigerante. Tras la regulación, el agua, junto con el vapor refrigerante generado en el LTG, entra en el condensador, se enfría mediante el agua de refrigeración y se convierte en agua refrigerante.
El agua refrigerante generada en el condensador pasa por una tubería en U y fluye hacia el evaporador. Parte del agua refrigerante se vaporiza debido a la muy baja presión en el evaporador, mientras que la mayor parte es impulsada por la bomba de refrigerante y se pulveriza sobre el haz de tubos del evaporador. El agua refrigerante pulverizada sobre el haz de tubos absorbe el calor del agua que fluye por él y se vaporiza.
La solución concentrada del LTG fluye a través del LTHE hacia el absorbedor y se pulveriza sobre el haz de tubos. Tras enfriarse con el agua que fluye por el haz de tubos, la solución concentrada absorbe el vapor refrigerante del evaporador y se convierte en una solución diluida. De esta manera, la solución concentrada absorbe continuamente el vapor refrigerante generado en el evaporador, manteniendo el proceso de evaporación en marcha. Mientras tanto, la bomba de solución transporta la solución diluida al HTG, donde se hierve y se concentra de nuevo. De esta forma, se completa un ciclo de enfriamiento y este se repite.
Fig. 2-1 Diagrama de flujo del proceso
2.3 Componentes y funciones principales
1. Generador
Función HTG: hierve la solución con el gas de combustión de alta temperatura o el calor del quemador para generar el vapor refrigerante primario que ingresará al LTG y concentrará la solución en una solución intermedia que fluirá al HTHE.
Función LTG: Concentra la solución intermedia en una solución concentrada con el vapor de refrigerante primario, que se convierte en agua refrigerante, que a su vez crea el vapor de refrigerante secundario.
2. Condensador
Función del condensador: condensa el vapor de refrigerante secundario de LTG en agua y enfría el agua refrigerante primaria de HTG, mientras que el agua de enfriamiento absorbe el calor.
3. Evaporador
Función del evaporador: Al evaporar el agua refrigerante, absorbe el calor del agua que fluye a través del sistema de aire acondicionado.
4. Absorbedor
Función de absorción: La solución concentrada absorbe el vapor de refrigerante del evaporador y el calor es absorbido por el agua de enfriamiento.
5. Intercambiador de calor
Intercambiador de calor de alta temperatura. Función: recupera calor de la solución intermediada del HTG.
Intercambiador de calor de baja temperatura. Función: recupera calor de la solución concentrada de LTG.
6. Sistema automático de purga de aire
Función del sistema: El sistema de purga de aire está listo para bombear el aire no condensable de la bomba de calor y mantener un alto vacío. Durante el funcionamiento, la solución diluida fluye a gran velocidad para crear una zona local de baja presión alrededor de la boquilla eyectora. De esta forma, el aire no condensable se bombea fuera de la bomba de calor. El sistema funciona simultáneamente con la bomba de calor. Mientras la bomba de calor está en funcionamiento, el sistema automático ayuda a mantener un alto vacío en el interior, garantizando el rendimiento del sistema y una vida útil máxima.
El sistema de purga de aire es un sistema compuesto por el eyector, el enfriador, la trampa de aceite, el cilindro de aire y la válvula.
7. Bomba de solución
La bomba de solución se utiliza para suministrar la solución de LiBr y asegurar el flujo normal de medios de trabajo líquidos dentro de la bomba de calor.
La bomba de solución es una bomba centrífuga encapsulada completamente cerrada que presenta cero fugas de líquido, bajo nivel de ruido, alto rendimiento a prueba de explosiones, mínimo mantenimiento y una larga vida útil.
8. Bomba de refrigerante
La bomba de refrigerante se utiliza para suministrar agua refrigerante y garantizar la pulverización normal de agua refrigerante en el evaporador.
La bomba de refrigerante es una bomba centrífuga encapsulada completamente cerrada que presenta cero fugas de líquido, bajo nivel de ruido, alto rendimiento a prueba de explosiones, mínimo mantenimiento y una larga vida útil.
9. Bomba de vacío
La bomba de vacío se utiliza para purgar el vacío en la etapa de arranque y para purgar el aire en la etapa de operación.
La bomba de vacío cuenta con una rueda de paletas rotatoria. La clave de su rendimiento reside en la gestión del aceite al vacío. La prevención de la emulsificación del aceite tiene un impacto claramente positivo en el rendimiento de la purga de aire y ayuda a prolongar su vida útil.
10. Armario eléctrico
Como centro de control de la bomba de calor LiBr, el armario eléctrico alberga los principales controles y componentes eléctricos.
Recuperación de calor residual. Conservación de energía y reducción de emisiones.
Se puede aplicar para recuperar agua caliente residual de baja temperatura o vapor de baja presión en la generación de energía térmica, la perforación petrolera, el campo petroquímico, la ingeniería del acero, el campo de procesamiento químico, etc. Puede utilizar agua de río, agua subterránea u otra fuente de agua natural, convirtiendo el agua caliente de baja temperatura en agua caliente de alta presión para fines de calefacción urbana o calefacción de procesos.
Control inteligente y fácil operación
Control completamente automático, puede realizar encendido/apagado con un botón, regulación de carga, control del límite de concentración de la solución y monitoreo remoto.
Sistema de control de inteligencia artificial (IA) (V5.0)
■Funciones de control totalmente automáticas
El sistema de control (AI, V5.0) se caracteriza por funciones potentes y completas, como arranque/apagado con una sola tecla, encendido/apagado temporizado, sistema de protección de seguridad maduro, ajuste automático múltiple, interbloqueo del sistema, sistema experto, diálogo hombre-máquina (varios idiomas), interfaces de automatización de edificios, etc.
■Función completa de autodiagnóstico y protección de anomalías de la unidad
El sistema de control (IA, V5.0) cuenta con 34 funciones de autodiagnóstico y protección contra anomalías. El sistema tomará medidas automáticas según el nivel de anomalía. Esto tiene como objetivo prevenir accidentes, minimizar la intervención humana y garantizar un funcionamiento continuo, seguro y estable del enfriador.
■Función única de ajuste de carga
El sistema de control (IA, V5.0) cuenta con una función única de ajuste de carga que permite ajustar automáticamente la salida del enfriador según la carga real. Esta función no solo ayuda a reducir el tiempo de arranque/apagado y el tiempo de dilución, sino que también contribuye a una menor inactividad y un menor consumo de energía.
■Tecnología de control del volumen de circulación de solución única
El sistema de control (IA, V5.0) emplea una innovadora tecnología de control ternario para ajustar el volumen de circulación de la solución. Tradicionalmente, solo se utilizaban los parámetros del nivel de líquido del generador para controlar el volumen de circulación de la solución. Esta nueva tecnología combina las ventajas de la concentración y la temperatura de la solución concentrada con el nivel de líquido en el generador. Asimismo, se aplica una avanzada tecnología de control de frecuencia variable a la bomba de solución para que la unidad alcance un volumen de circulación óptimo. Esta tecnología mejora la eficiencia operativa y reduce el tiempo de arranque y el consumo de energía.
■Tecnología de control de concentración de soluciones
El sistema de control (IA, V5.0) utiliza una tecnología única de control de concentración que permite la monitorización y el control en tiempo real de la concentración y el volumen de la solución concentrada, así como del volumen de agua caliente. Este sistema mantiene el enfriador en condiciones seguras y estables en condiciones de alta concentración, mejora su eficiencia operativa y previene la cristalización.
■Función de purga de aire automática inteligente
El sistema de control (AI, V5.0) puede realizar un monitoreo en tiempo real de la condición de vacío y purgar el aire no condensable automáticamente.
■Control único de parada de dilución
Este sistema de control (AI, V5.0) puede controlar el tiempo de funcionamiento de las diferentes bombas necesarias para la dilución según la concentración de la solución, la temperatura ambiente y el volumen restante de agua refrigerante. Por lo tanto, se puede mantener una concentración óptima en el enfriador después de la parada. Se evita la cristalización y se reduce el tiempo de reinicio del enfriador.
■Sistema de gestión de parámetros de trabajo
A través de la interfaz de este sistema de control (IA, V5.0), el operador puede realizar cualquiera de las siguientes operaciones para 12 parámetros críticos relacionados con el rendimiento del enfriador: visualización en tiempo real, corrección y configuración. Se pueden guardar registros de eventos históricos de operación.
■Sistema de gestión de fallos de la unidad
Si se muestra algún aviso de fallo ocasional en la interfaz de operación, este sistema de control (IA, V5.0) puede localizar y detallar el fallo, proponer una solución o proporcionar orientación para la resolución del mismo. Se pueden realizar clasificaciones y análisis estadísticos del historial de fallos para facilitar el mantenimiento a los operadores.
