Desarrollo de un sistema de desalinización y enfriamiento por absorción activado por energía solar térmica para comunidades remotas costeras con clima cálido

Abstract

RESUMEN La presente tesis presenta un análisis paramétrico, de diseño, operativo y tecno económico de un sistema de absorción de bromuro de litio-agua de simple efecto activado por energía solar térmica para la producción simultánea de agua y enfriamiento, con el fin de determinar su viabilidad técnica y económica en comunidad remotas costeras con clima cálido. El sistema, diseñado para una capacidad de enfriamiento de 35 kW y activado por energía térmica de baja temperatura (<100 °C), fue simulado en Aspen Plus® para evaluar su rendimiento variando parámetros operativos, incluyendo flujos másicos, niveles de concentración, niveles de presión, y temperaturas de los suministros externos de agua (caliente, de enfriamiento y fría). Los resultados indican que la configuración óptima opera con presiones de generador-condensador y absorbedor-evaporador de 7.4 kPa y 0.75 kPa, respectivamente, un flujo másico de solución de 0.1725 kg/s, y un flujo másico de agua de mar de 0.0165 kg/s. Bajo estas condiciones, el sistema produce 1.26 m³/día de agua dulce con un coeficiente de rendimiento (COP) de 0.77, un COP global (COPG) de 1.61 y una relación de recuperación (RR) de 0.88. Una vez definidas las condiciones óptimas de operación del sistema ABCD se utilizó el software TRNSYS para realizar un estudio operativo anual del sistema y determinar los mejores modos de operación, donde se determinó que operar al sistema ABCD por 24 h incrementa la producción de agua en 398% con respecto a un sistema ABCD operando en un horario escolar (7 a 15 h con periodo vacacional). Posteriormente, se determinó la mejor relación de área de captación y volumen de almacenamiento basados en la fracción solar, el sistema ABCD operando con áreas de captación de 330 y 440 m2 de captación solar con 36 m3 de almacenamiento presentaron fracciones solares de 0.83 y 0.92, respectivamente. Basados en un estudio económico se determinó que el sistema ABCD con fracción solar de 0.83 presenta una tasa de retorno de inversión en 6 años y acumula un capital de $4,369,576 mxn. Por su parte, el sistema ABCD con fracción solar de 0.92 presenta una tasa de retorno de inversión en 6 años y acumula un capital de $5,353,681 mxn. La apertura de ciclo de absorción para la producción simultánea de agua y enfriamiento incrementa el potencial de implementación de los sistemas de absorción en comunidades remotas costeras.