Análisis básico del comportamiento del Amoníaco en un refrigerador de absorción
Consideremos la maquina muy sencilla de absorción representada en la figura, consiste en dos recipientes A y B conectados por dos tubos C y D tal como se representa. Uno de los tubos C tiene una serie de aletas sobre las cuales puede ser insuflado aire (para producir enfriamiento). El recipiente A esta parcialmente lleno de agua pura destilada, que es enfriada y puede absorber el amoníaco de una fuente exterior. Después de esta carga, el sistema es cerrado herméticamente respecto al exterior.
Si se aplica calor al recipiente A, la temperatura de la solución de amoníaco en agua aumentara. Este aumento de la temperatura disminuye la aptitud del agua para retener el amoníaco y, en consecuencia, el vapor de amoníaco se desprenderá y pasara a través del tubo C. Alrededor de este tubo hacemos pasar una corriente de aire que extrae el calor del amoníaco, por lo que este se licúa.
Este amoníaco liquido pasa entonces al interior del recipiente B después de haber aumentado suficientemente la temperatura del recipiente A, habremos recogido en el recipiente B una cantidad de amoníaco liquido igual a la cantidad que a salido del recipiente A. Luego se retira la fuente de calor del recipiente y se deja que este se enfríe. Al enfriarse el agua, su aptitud para absorber amoníaco aumenta y absorberá el vapor del recipiente B a través del tubo D. Como este proceso continua, el amoníaco liquido del recipiente B se evapora y al hacerlo así, naturalmente, absorbe calor. Primero absorbe su propio calor, rebajándose por consiguiente su temperatura hasta que esta sea inferior a la temperatura ambiente; luego absorbe calor del espacio circundante.
Durante el proceso de absorción, el agua del recipiente A, que absorbe el vapor de amoníaco, experimenta un aumento de temperatura debido a lo que se conoce por calor de absorción. Si no extraemos este calor la temperatura del agua aumentara hasta que no pueda producirse mas absorción y entonces cesara toda la evaporación del amoníaco por consiguiente debemos enfriar el absorbedor A durante el proceso de absorción. Esto se puede hacer dirigiendo una corriente de aire hacia el recipiente cuando hayamos evaporado todo el amoníaco liquido del recipiente B, el agua del recipiente A estará cargada con su contenido original de amoníaco. Entonces el sistema esta en condiciones de repetir el proceso.
Un sistema tan sencillo como el descrito no seria aplicable al acondicionamiento de aire ya que se requeriría algún medio de calentar y enfriar alternativamente el recipiente A. Por otra parte, mientras el proceso de calentamiento tuviese lugar, no produciríamos refrigeración alguna a no ser que proveyésemos otro sistema que trabajase alternativamente con el primero.
Existe un sistema llamado del tipo continuo aplicable en la practica. Este sistema esta representado en la figura. El recipiente G, llamado generador, se utiliza para mantener la solución rica en amoníaco. Se suministra calor a este recipiente haciendo que el amoníaco se desprenda del agua y pase al condensador C, donde se licúa y pasa al recipiente de liquido. Saliendo del recipiente de liquido, pasa a través de la válvula de expansión y entra en el evaporador D, donde es evaporado a baja presión.
El agua que ha cedido este amoníaco es bombeada desde el generador a través del tubo F hasta el absorbedor A; aquí es enfriada por una corriente de aire o serpentín de agua y, una vez enfriada puede absorber el vapor del evaporador que esta en contacto con ella. esta solución se enriquece ahora de amoníaco y es devuelta por la bomba al generador para ser nuevamente calentada.
Usos, ventajas y desventajas
El refrigerador por absorción de amoníaco es especialmente atractivo cuando de dispone de calor a una temperatura baja 100 a 200 grados celsius, ya que, este sistema requiere una cantidad de trabajo muy pequeña comparativamente con otros sistemas de refrigeración, además la eficiencia de este sistema es relativamente alta, del orden del 18%, la que puede ser mejorada agregando ciertos dispositivos auxiliares como: analizadores o columnas de burbujas, rectificadores o arreglos para el reflujo, intercambiadores de calor, preenfriadores de líquido, etc... llegando hasta un 70%.
Las instalaciones refrigerantes en que se utiliza amoníaco han encontrado un opositor poderoso en la toxicidad que alcanza en altas concentraciones en el aire y por consiguiente, el peligro latente de fugas que ponen en peligro a operarios y residentes en las cercanías de la instalación.
El sistema de absorción de amoníaco permite obtener temperaturas más bajas que las que se obtienen con otros sistemas (bajo cero) de absorción como el de bromuro de litio y agua, que ha sido muy utilizado para aires acondicionados.
