Bomba de calor basada en bromuro de litio y agua

En el CSIC se han desarrollado varios prototipos de bomba de calor que evitan problemas ambientales (sin gases de efecto invernadero) y sanitarios (sin riesgo de legionela). Son tan robustos que pueden usarse en automóviles, usando como fuente de energía el calor residual del tubo de escape.

 

Prototipo de simple-doble efecto en una unidad condensado por aire.Los sistemas de refrigeración del tipo bomba de calor están entre los más eficientes. No obstante, tienen inconvenientes. Las bombas de calor de uso doméstico utilizan como refrigerantes fluidos orgánicos que contienen cloro y flúor, denominados HCFC (hidroclorofluorcarbono) y HFC (hidrofluorcarbono). Estos gases, si se liberan a la atmósfera (bien por pérdidas o porque no se reciclen adecuadamente), suponen un potencial daño ambiental. Los del tipo HCFC destruyen la capa de ozono y son gases de efecto invernadero; los HFC son gases de efecto invernadero. En ambos casos su potencial de calentamiento es varios miles de veces mayor que el del CO2. La razón de que sean ampliamente utilizados a pesar de este inconveniente es que son seguros para el producto y para las personas, al no ser focos potenciales de Legionella.

También existen refrigerantes orgánicos como el propano y el isobutano con excelentes propiedades frigoríficas, pero se utilizan poco porque son inflamables, lo que supone un riesgo añadido. No destruyen el ozono y su potencial de efecto invernadero es alrededor de dos veces la del dióxido de carbono.

Otro grupo de refrigerantes son los de origen inorgánico como el amoniaco y el agua. El amoniaco, que está considerado como uno de los mejores refrigerantes, tiene restricciones para su uso debido a sus propiedades químicas. El agua se usa como refrigerante en las máquinas frigoríficas que trabajan describiendo el ciclo de absorción. En este caso, la máquina es condensada por agua y puede generar contaminación por Legionela, bacteria que suele proliferar en sistemas de conducción de agua, torres de refrigeración como la de los aires acondicionados, y que causa la legionelosis, enfermedad infecciosa y potencialmente fatal. Por esa razón, las bombas de calor condensadas por agua sólo están permitidas en instalaciones que tienen unos estrictos controles sanitarios y de seguridad.

¿Se puede conseguir una bomba de calor que aúne todas las ventajas, que sea ecológicamente respetuosa y segura? Investigadores del CSIC han desarrollado un sistema de refrigeración por absorción basado en el uso de la disolución bromuro de litio-agua. Marcelo Izquierdo, investigador del CSIC en el Instituto de Ciencias de la Construcción Eduardo Torroja, ha dirigido el desarrollo. Este científico explica: “la disolución bromuro de litio- agua es fácil de obtener y tiene una vida útil más larga que otros refrigerantes actualmente en el mercado. Además, suele trabajar a menor presión que la atmosférica, de forma que si hay una rotura en el sistema, la disolución no saldría hacia el exterior”. No contamina la atmósfera . El fluido bromuro de litio-agua no tiene ningún efecto invernadero directo. Si la máquina es condensada por aire tampoco existe el riesgo de proliferación de Legionela.Prototipo de doble efecto de llama condensado por aire.

Pueden ser accionadas por energía solar y consumen hasta el 85% menos de agua que las condensadas por agua actuales

Varios prototipos de diferentes tamaños han sido desarrollados y se están probando ahora en la Planta Experimental de Energía Solar que tiene el Instituto Eduardo Torroja, en Arganda del Rey, Madrid. El sistema consigue refrigerar con temperatura exterior de hasta 42 ⁰C. Algo destacable también es que los prototipos desarrollados tienen una potencia frigorífica de pocos kW. Esta potencia es muy próxima a la potencia de las máquinas utilizadas en el sector doméstico. Otras ventajas es que pueden ser accionadas por energía solar y consumen hasta el 85% menos de agua que las condensadas por agua actuales. Combinadas con la energía solar pueden funcionar como sistema de calefacción y agua caliente sanitaria.

Como los prototipos son de pequeño tamaño, pueden competir también con los sistemas móviles convencionales que utilizan los HCFC y los HFC, por lo que se podría aplicar en el autobuses, camiones o barcos. “El prototipo que hemos creado puede usar como fuente de energía el calor residual”, detalla Marcelo Izquierdo. “En un vehículo, como un autocar, podría instalarse uno de los sistemas de refrigeración y usar el calor residual de los gases de escape como fuente de energía. Eso supondría una doble ventaja, porque la refrigeración no consumiría energía y, por otro lado, se dejaría de evacuar a la atmósfera una parte del calor generado por el vehículo”.

Los prototipos desarrollados pueden funcionar también quemando un combustible renovable (biomasa), gas natural o los GLP (gas licuado del petróleo), entre otros.

La idea del uso de la disolución bromuro de litio- agua en un sistema de refrigeración por absorción no es nuevo. Sin embargo no se había conseguido desarrollar un equipo con características de eficiencia, prestaciones, tamaño y economía comparable a los sistemas convencionales. Por estas razones, pueden competir con ellos y ser implementados como sistemas de climatización estáticos y móviles. El CSIC ha patentado las máquinas diseñadas y actualmente busca socios industriales interesados en su comercialización. 

Contacto:

Marisa Carrascoso Arranz
Área de Ciencias de Materiales
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Consejo Superior de Investigaciones
Científicas (CSIC)
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