Análisis 95: Refrigeración con CO2, doble compresión y eyector

Texto del enunciado

Los sistemas de refrigeración con eyectores son simples en su construcción, económicos y de bajo mantenimiento al no poseer partes móviles; además, de poder trabajar con un amplio rango de refrigerantes incluidos aquellos que respetan el medio ambiente.

Un eyector reduce las pérdidas por expansión y aumenta la presión a la entrada del compresor, reduciendo así el trabajo del mismo. La figura anterior muestra el diagrama esquemático y el diagrama P-h correspondiente de un ciclo típico de eyector. Los principios básicos del ciclo de eyector son los siguientes: El CO₂ a alta presión del enfriador de gas entra en la boquilla del eyector, donde aumenta su velocidad y disminuye la presión. Esta disminución de presión extrae vapor de CO₂ del evaporador hacia la cámara de mezcla del eyector, donde aumenta la presión. Se utiliza un difusor para aumentar la presión del CO₂ y, al mismo tiempo, reducir la velocidad. El CO₂ entra entonces en un separador líquido-vapor, desde donde el vapor se introduce en el compresor y el líquido vuelve a entrar en el evaporador.

El primer sistema de refrigeración con eyector de vapor fue desarrollado por Maurice Leblanc en 1910 y ganó popularidad en aplicaciones de aire acondicionado hasta el desarrollo de los refrigerantes de clorofluorocarbono en la década de 1930 y su uso en el ciclo de compresión de vapor, que era mucho más eficiente que los ciclos alternativos de accionamiento térmico. Sin embargo, la investigación y el desarrollo continuaron, y la tecnología de eyectores encontró aplicaciones en muchos campos de la ingeniería, especialmente en las industrias química y de procesos. Se han desarrollado sistemas con capacidades de refrigeración que van desde unos pocos kW hasta 60.000 kW. Sin embargo, a pesar del extenso esfuerzo de desarrollo, el COP del sistema, que puede definirse como la relación entre el efecto de refrigeración y el calor aportado a la caldera, si se ignora el trabajo de la bomba, que es relativamente pequeño, sigue siendo relativamente bajo, inferior a 0.2. Los sistemas de refrigeración por eyector no están actualmente disponibles comercialmente, pero varias empresas se especializan en el diseño y la aplicación de sistemas de eyectores de vapor a medida que utilizan agua como refrigerante para aplicaciones de refrigeración por encima de 0 °C.