Refrigeradores solares: utilizar el calor del sol para producir hielo

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Refrigeradores solares: utilizar el calor del sol para producir hielo

solarAGDR1990 Refrigerador solar, desarrollado por J.J Guilleminot, M. Pons y A. Boubakri, en 1990. Fuente: http://perso.limsi.fr/mpons/solaradsor.htm

El sistema combina el fenómeno de adsorción con la energía térmica del sol para producir hielo. Prácticamente, no requiere gastos de mantenimiento y funciona sin necesidad de una conexión a la red de energía eléctrica o de gas. A primera impresión, y para quienes no frecuentamos los círculos de las ciencias duras, la idea de una refrigerador solar podría parecernos una locura. Más descabellado podría resultarnos saber que este tipo de tecnología viene siendo materializada desde hace, por lo menos, tres décadas.

El fenómeno de la adsorción (el cual no debe confundirse con el de absorción) consiste en la adherencia superficial entre dos sustancias. Muchas de los refrigeradores por adsorción se sirven de carbón activo, como elemento sólido adsorbente, y de metanol, elemento líquido adsorbido. Tales elementos fueron utilizados por J.J Guilleminot y M. Pons, entre otros, para la fabricación de estos dispositivos en la década del 80’ y 90’, utilizando como fuente de energía el calor proveniente del sol.

En la Argentina, este tipo de tecnología ha sido estudiada por investigadores de la Universidad Nacional de General Sarmiento desde el año 2008. El proceso de refrigeración utilizado consiste, a grandes rasgos, en lo siguiente:

  • El refrigerador posee un colector solar, donde se encuentra la mezcla de carbón activo (sólido) y metanol (líquido). El último se encuentra adsorbido por el primero.

    RefAd Fuente: "Energías renovables para el desarrollo rural". Ediciones INTA.

  • Al recibir el colector la energía solar térmica, eleva la temperatura del carbón, lo cual provoca la evaporación del metanol adsorbido, anteriormente en estado líquido.
  • El metanol, ahora en estado gaseoso, es conducido hacia un condensador, donde vuelve a adoptar su estado líquido y luego es depositado en un evaporador y cámara fría.
  • En las horas sin luz, el carbón se enfría y comienza a adsorber nuevamente los vapores liberados por el metanol.
  • El metanol líquido contenido en el evaporador vuelve a un estado gaseoso, nuevamente pasará por el condensador y volverá al colector en estado líquido, completándose el circuito cerrado.
  • El proceso vuelve a iniciarse al elevarse la temperatura del carbón durante el día.

Lo interesante ocurre en el pasaje del metanol líquido a un estado gaseoso, cuando se encuentra en la cámara fría. Allí aparece el denominado “calor latente”. Éste podría entenderse como la energía calórica que debe ser invertida para lograr el pasaje de una sustancia de estado líquido a gaseoso. En tanto la sustancia debe tomar dicho calor para cambiar de fase, no se produce un aumento de temperatura en el ambiente. Más bien, ocurre lo contrario. El calor es tomado por el elemento para poder cambiar de fase, resultando en un enfriamiento de la cámara donde se encuentra. Así es que estos artefactos son capaces de producir hielo utilizando la energía térmica del sol.

Las primeras experiencias en esta área, en el orden mundial, fueron rápidamente dejadas de lado debido a la mayor eficiencia de los gases CFC para la refrigeración. Pero conforme se tomó conciencia de los efectos nocivos de esos gases, el debate parece haberse vuelto a abrir para este tipo de tecnología.

También se debe destacar que nuestros sistemas de refrigeración habituales funcionan, en mayor medida, a electricidad y, en menor medida, a gas. Entre las ventajas de las “heladeras solares” no solo debemos tomar en cuenta la posibilidad de reducir el consumo de estas fuentes de energía, sino también el hecho de poder proveer del frío necesario para conservar alimentos y medicamentos en aquellas regiones que carecen de electricidad, o donde el costo de la garrafa de gas es muy elevado.

thumb Prototipo del 2011, presentado por el INTA y la Universidad Nacional de General Sarmiento, entre otros. Fuente: http://intainforma.inta.gov.ar/?p=5517

Esto parece ser el motivo que llevó a los investigadores de la Universidad Nacional de General Sarmiento a trabajar en colaboración con el Instituto de Pequeña Agricultura Familiar (IPAF), dependiente del Instituto de Tecnología Agropecuaria (INTA), la Agencia de Extensión de Cruz del Eje del INTA, el Movimiento Campesino de Córdoba (APENOC), el Instituto Nacional de Tecnología Industrial (INTI), las pymes metal-mecánicas locales y la escuela IPEM 306 de Paso Viejo, para desarrollar, en el 2011, este prototipo de “heladera solar” que habría de beneficiar a los pequeños productores locales.

El prototipo posee una capacidad de 50 litros y puede producir hasta 5 kg diarios de hielo, ya que alcanza temperaturas de dos a tres grados bajo cero. Evidentemente, no posee la capacidad de una heladera o refrigerador convencional, pero se debe tener en cuenta que dicho prototipo apunta a resolver las necesidades de productores locales, a menudo desconectados de toda red eléctrica y de gas, por medio de una respuesta amigable al medio ambiente. Otra de sus ventajas radica en el escaso mantenimiento que requiere, el cual no pasa de la necesidad ocasional de limpiar los espejos del captador solar y cargar agua al condensador.

Para mayores precisiones, recomendamos consultar nuestras fuentes:

Energías renovables para el desarrollo rural, ediciones INTA (link de descarga): http://inta.gob.ar/documentos/energias-renovables-para-el-desarrollo-rural/

http://engineering.ucsb.edu/~yuen/references/rer-8.pdf

http://perso.limsi.fr/mpons/solaradsor.htm

http://fc.uni.edu.pe/mhorn/refrigeracion.htm

http://www.ungs.edu.ar/ms_idh/?page_id=3255

http://intainforma.inta.gov.ar/?p=5517

http://infouniversidades.siu.edu.ar/noticia.php?id=90

http://es.wikipedia.org/wiki/Adsorci%C3%B3n

http://itzamna.bnct.ipn.mx/dspace/bitstream/123456789/6810/1/JGTB.TESIS.pdf

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