Evaluación Energética de un Transformador de Calor Solar Con LiBr/H2O Para la Producción de Agua Caliente en Aplicaciones Industriales

Abstract

El presente trabajo de grado evalúa el desempeño energético de un transformador de calor solar que emplea la mezcla bromuro de litio/agua (LiBr/H₂O) para aplicaciones industriales, considerando las condiciones climáticas de la ciudad de Bucaramanga. Se desarrolló un modelo termodinámico del sistema que integra un colector solar térmico y un transformador de calor por absorción. Dicho modelo fue implementado en el software Engineering Equation Solver (EES) y validado mediante la comparación con resultados reportados en la literatura, obteniéndose desviaciones aceptables en el coeficiente de desempeño (COP). Posteriormente, se analizó el comportamiento del sistema bajo diferentes temperaturas de operación y variaciones de radiación solar. Los resultados muestran que el sistema presenta valores de COP cercanos a 0,43 para temperaturas a la entrada del AHT de entre 80 °C y 99 °C, evidenciando un funcionamiento estable. Asimismo, se observó que el incremento del salto térmico bruto (GTL), al aumentar la temperatura de entrada, y ocasionado por las propiedades higroscópicas del bromuro de litio son esenciales para el funcionamiento del transformador de calor. Se comparó el transformador de calor con una caldera a gas de 10 kW para un trabajo anual y se obtuvo que, el sistema presenta un consumo energético superior al de la caldera a gas, alcanzando un gasto anual de 219034 kW, mientras que la caldera a gas registra un consumo anual de 99513 kW. Finalmente, el análisis permitió reconocer que el transformador de calor por absorción solar no compite con una caldera a gas, debido a que son para aplicaciones diferentes, mientras la caldera está orientada a la generación directa de calor, el AHT se concibe principalmente como una tecnología de recuperación de calor, o como un sistema de apoyo para incrementar la temperatura de salida en campos solares térmicos ya existentes.