Les tècniques de generació de fred més importants són aquelles que empren els cicles de:

• Compressió mecànica de vapor.
• Compressió per absorció.

Les diferències fonamentals són:

• El cicle de vapor consumeix energia mecànica, mentre que el cicle d’absorció consumeix energia tèrmica.
• En igualtat de condicions, per cada unitat d’efecte refrigerant, es requereix més energia calorífica en el sistema d’absorció que energia mecànica en el sistema de compressió de vapor.
• El preu de l’energia mecànica és superior al de l’energia tèrmica, que sovint prové d’una font residual pràcticament gratuïta.

h4>2.1 Rendiment del cicle d’absorció

El cicle d’absorció requereix poc consum d’energia mecànica per al bombeig entre l’absorbidor i el generador.

Requereix energia tèrmica en quantitat considerable per produir la destil·lació en el generador.

El rendiment d’un cicle d’absorció es denomina COP, coeficient d’operació, i es defineix com:

2.2 Característiques dels refrigerants i dels absorbents

Els refrigerants i els absorbents presenten les propietats següents:

2.3 Avantatges i desavantatges de les substàncies en sistemes d’absorció

3.1 Màquina frigorífica d’absorció

Les màquines d’absorció produeixen fred a partir de calor residual d’algun procés de fabricació.

La calor produïda a les plantes de cogeneració i la calor residual dels motors tèrmics són fonts tèrmiques que poden ser utilitzades per accionar les màquines d’absorció.

Els sistemes d’absorció utilitzen com a refrigerant l’amoníac, en refrigeració i en aire condicionat, i l’aigua, només en aire condicionat.

Tot i que s’han estudiat diverses combinacions de refrigerant i d’agent absorbent, a la pràctica, a la indústria només s’utilitzen sistemes a base d’amoníac-aigua o d’aigua-bromur de liti.

La màquina d’absorció és cilíndrica i d’una sola peça per assegurar una alta hermeticitat de tot el conjunt.

Les màquines d’absorció treballen a pressions molt per sota de l’atmosfèrica, en depressió.

3.2 Elements constitutius del cicle d’absorció

La màquina d’absorció es divideix en quatre parts principals, que són:

1. Evaporador

Es produeix l’evaporació de l’aigua (refrigerant). Això permet absorbir la calor latent d’evaporació del sistema que es troba a l’interior dels tubs i refrigera fins a un mínim de 4,5º C.

2. Absorbidor

Es produeix l’absorció de vapor d’aigua per part de la dissolució de sal concentrada de bromur de liti.

3. Concentrador o generador

Es produeix l’evaporació mitjançant una aportació tèrmica suficient, procedent de calors residuals. Amb aquesta evaporació es produeix la separació del refrigerant (aigua) de la solució diluïda de bromur de liti. El refrigerant en forma de vapor passa al condensador, mentre que la solució calenta i concentrada de bromur de liti es bombeja fins als polvoritzadors de l’absorbidor.

4. Condensador

El condensador és un intercanviador de calor en què es produeix la condensació del refrigerant (aigua) procedent de l’evaporació produïda en el generador. Aquest refrigerant condensat està llest per a ser polvoritzat un altre cop sobre els tubs de l’intercanviador de la secció de l’evaporador i així es tanca el cicle d’absorció.

Les màquines d’absorció tenen unes aplicacions molt determinades en aquells projectes en què existeix la possibilitat d’obtenir efluents tèrmics gratuïts.

En el cas contrari, els estudis de viabilitat demostren períodes d’amortització més llargs que les màquines de compressió convencionals, ja que els COP que s'obtenen en màquines d’absorció només són rendibles si l’energia tèrmica d’escalfament no té cap cost econòmic.

Els tres grans grups d’usuaris en el mercat del fred industrial espanyol són:

• Indústria agroalimentària.
• Aplicacions industrials no alimentàries.
• Transport refrigerat.

Existeixen tres tipus principals d’instal·lació amb obtenció d’efluents tèrmics residuals o gratuïts en què es recomana majoritàriament la instal·lació de màquines d’absorció.

5.1 Instal·lacions amb cogeneració per a producció d’aigua calenta i motors de combustió

La màquina d’absorció es pot alimentar amb energia tèrmica procedent dels motors de combustió.

Aquesta energia s’obté de la recuperació de la calor dels fums procedents de la combustió i de l’aigua calenta de refrigeració de les camises del motor.

5.2 Instal·lacions amb cogeneració per a producció de vapor i calderes de postcombustió

A les calderes de postcombustió s’obté vapor a diferents pressions que es pot fer servir per a les màquines d’absorció. D’aquesta manera, podem obtenir un rendiment del 29% de la potència aportada en combustió com a potència frigorífica disponible.

Les instal·lacions de cogeneració mitjançant turbina de gas i cicle combinat amb cicle de vapor exigeixen que el consum elèctric sigui constant, ja que la turbina assoleix els seus rendiments màxims en plena càrrega, i es desaconsella en instal·lacions que es faran servir freqüentment a càrrega parcial.

5.3 Instal·lacions amb energia solar

Els panells de cèl·lules solars produeixen aigua calenta a una temperatura aproximada de 80º C. Mitjançant un intercanviador de calor, el circuit dels panells cedeix l’energia a l’aigua emmagatzemada en un tanc d’acumulació.

La màquina d’absorció s’acciona amb l’aigua calenta del tanc i produeix fred que es distribueix al local a través dels aerotermos.

6.1 Aïllament

• L'aïllament és el factor més important; les pèrdues mínimes s'obtindrien en un envoltant cúbic.
• Com més gran sigui l’alçada de les cambres, menor serà la superfície aïllada.
• Convé que la mida en planta dels blocs de cambres adjacents sigui el més gran possible.
• Un valor mitjà acceptable és de 2,2 m3/m2, per a magatzems de volum important.

6.2 Sistemes de producció

Compressors

• Canvieu els compressors de tipus hermètic per altres de tipus obert.
• Considereu la possible aplicació de compressors de cargol, conjuntament amb compressors alternatius, per ajustar millor la capacitat del sistema a les necessitats a càrrega parcial.
• Empreu sistemes de compressió en doble esglaó, amb refrigeració intermèdia amb separació de líquid.
• En plantes de funcionament de temporada cal disposar d’un nombre de compressors que faci front al refredament massiu de la fruita a l’estiu i que permeti un funcionament econòmic a l’hivern.

Condensadors

• Amplieu la capacitat dels condensadors.
• Permeteu que la pressió de condensació baixi tant com sigui possible.
• Substituïu els condensadors humits per condensadors per aire, en llocs de climes temperats i humits.
• Empreu un tractament d’aigua adequat per evitar que als condensadors s’hi formin incrustacions i brutícia.

Enllumenat

• A les cambres de conservació i de congelació, canvieu el sistema d’enllumenat d’incandescència a fluorescència.
• Utilitzeu els sistemes d’enllumenat de les cambres de conservació només quan sigui estrictament necessari.

Motors

• Feu servir motors elèctrics dotats de sistemes de regulació de la velocitat.
• Feu servir motors elèctrics dotats de sistemes de regulació de la velocitat.

Bombes

• Ajusteu la mida del rodet de les bombes centrífugues a les necessitats reals de pressió.
• En els sistemes de bombeig, mantingueu nets els filtres.

Manteniment

• Reviseu la selecció de les vàlvules termostàtiques d’expansió, perquè treballin entre límits de pressió més pròxims.
• Reviseu l’aïllament de canonades i equips tot valorant adequadament la importància de la barrera de vapor com a possible font de pèrdues.
• Reviseu l’aïllament de canonades i equips tot valorant adequadament la importància de la barrera de vapor com a possible font de pèrdues.
• Repareu les fuites d’aigua o salmorra.
• Comproveu i ajusteu periòdicament la purga contínua a les torres, per evitar pèrdues d’aigua i productes químics.
• Establiu un bon programa de manteniment preventiu.
• Comproveu, ajusteu i equilibreu les instal·lacions.

Instal·lació

• Afavoriu la instal·lació d’equips centralitzats.
• Valoreu la conveniència dels sistemes de refredament ràpid, des del punt de vista energètic.
• Pel que fa a la congelació per aire, el consum energètic de la qual és el més important, s’ha de valorar sobretot el consum de ventiladors, que és un factor important que cal intentar reduir.
• Considereu la possibilitat d’utilitzar les hores nocturnes per a la generació de fred.
• En cas de tenir produccions de fred a diferents temperatures, s’instal·laran circuits independents a cada una d’elles.
• Considereu la possibilitat d’elevar la temperatura d’evaporació fins a valors compatibles amb la qualitat dels productes o amb els processos de refredament.
• Si es posseeix una central generadora de vapor a alta pressió, estudieu la possible utilització de turbines de vapor per accionar els equips mecànics.
• En el tractament d’aigües, no utilitzeu més quantitat de productes químics dels que siguin necessaris.

6.3 Regulació i control

• Comproveu amb freqüència el calibratge dels aparells de regulació.
• Automatitzeu les instal·lacions amb control manual.
• Mantingueu els aparells de control de temperatura fora de l’abast de les persones no autoritzades.
• A les cambres de conservació, comproveu que els rellotges programadors funcionen correctament i que mantenen els ventiladors parats, quan s’elimina l’aigua de desgebrament i es refreden els evaporadors.
• Munteu un termòstat de control de desconnexió de les resistències en els evaporadors amb desgebrament elèctric.

Informació complementària: Vegeu el catàleg Fred industrial

Els principals avantatges i desavantatges dels sistemes de refrigeració per absorció són:

4.1 Avantatges

• Inexistència d’elements mòbils.
• Alta fiabilitat.
• Dilatat nombre d’hores de funcionament, sense revisions ni avaries.
• Escàs manteniment i pocs controls.
• Menors costos d’explotació i de reducció de la demanda punta d’electricitat.
• Fàcil integració en processos industrials.
• Ús de refrigerants no agressius amb la capa d’ozó.
• Impossibilitat total de descàrregues de gasos nocius o de perills cap a l’atmosfera.

4.2 Inconvenients

• El preu del sistema d’absorció és superior al d’un sistema convencional, tot i que s’amortitza més ràpidament pel seu baix consum d’energia i de manteniment.
• El rendiment menor que en el mètode per compressió (0,8 enfront de 5,5); no obstant això, en alguns casos compensa el fet que l’energia provinent d’una font calòrica sigui més econòmica o fins i tot residual.
• La cristal·lització, tot i que és un problema que es pot resoldre sense substitució d’elements, únicament amb mà d’obra i en qüestió de poques hores.
• Els aparells són més voluminosos i requereixen immobilitat.