Análisis Energético de una Bomba de Calor Modificada (AHPTP) para Aplicaciones en el Sector Industrial

Abstract

Las bombas de calor modificadas (AHPTP) presentan un novedoso sistema que tiene la capacidad de aprovechar dos fuentes térmicas como energías de activación de un proceso. En el presente estudio se propon2e la utilización de una fuente solar y una fuente industrial como energías térmicas de alimentación, y el H2O-LiBr como solución de trabajo. El AHPTP utiliza la fuente de calor industrial introducida en el ciclo para generar un refrigerante que tendrá la capacidad de producir potencia de expansión mediante una turbina. Por su parte, la fuente de calor solar se utiliza para crear más cantidad de refrigerante que se servirá para la revalorización de energía en el absorbedor. El sistema propuesto se puede aplicar en cualquier región que tenga al menos una fuente de calor de 120 °C. En las áreas industriales existen procesos con hornos que emiten gases residuales a la atmósfera a altas temperaturas. Por ejemplo, la industria siderúrgica genera calor residual a temperaturas de entre 70-230 °C, este nivel energético se puede suministrar al generador de alta presión del AHPTP. Para el generador de baja presión, se proponen colectores solares que obtienen energía térmica en rangos de 80-100 °C. Para el análisis del AHPT?P se propone un caso de estudio donde se modela y simula la fuente industrial en 150 °C, la fuente solar a 90 °C, una temperatura de condensación de 40 °C, y una variación de RP de 1.5 a 4. Como resultado, se alcanzan coeficientes de desempeño energéticos y exergéticos de 0.56 y 0.89, con RP de 2.5 y 1.5, respectivamente. Además, el AHPTP puede producir hasta 463.4 kW de potencia en la turbina, lo que puede reducir 1,720 toneladas de CO2 eqg/año.