Tierras

Instituto Politécnico Nacional
CENTRO DE INVESTIGACIÓN EN CIENCIA
APLICADA Y TECNOLOGÍA AVANZADA
UNIDAD QUERÉTARO
POSGRADO EN TECNOLOGÍA AVANZADA

DISEÑO DE REFRIGERADOR SOLAR POR
ADSORCIÓN PARA CLIMA CÁLIDO HÚMEDO
TESIS QUE PARA OBTENER EL GRADO DE

MAESTRIA EN TECNOLOGÍA
AVANZADA

PRESENTA

Jessica Guadalupe Trujeque Bolio

Director de Tesis:

Dr. Gonzalo Alonso Ramos LópezQuerétaro, Qro. Marzo 2010.

2

3

Agradecimientos
….A mi persona: porque Hacer o no hacer algo, solo depende de nuestra voluntad y perseverancia
[Einstein].
A Lupita!!! Y el patrocinio de la Pastelería Lupita Bolio (se vendieron más de 1600 pasteles para
hacer esta idea realidad).
En lo académico gracias a mi Sherpa, con nombre de poco peso (gramos), por llevarme y guiarme a
lamitad de la cima, a paso pausado pero llegamos.
A los Doc que me aconsejaron: Nieto, Pless, Vidales, Castillo, Eva, Max.
A las muchachas de posgrado por su apoyo.
A los apoyos financieros: PIFI, CONACYT e IPN.
A mis Bro!!! (Jaimico y PP) y mi cuñis Meras.
A quienes hacen más amena mi vida. Mis amiguitos: Serch, César, Jesús, Mem, Rodri, Ángel,
Rami, Néstor, Lenin, Eduardo Rincón, Dante, Álvaro,Toño, Arturito, los de ANES, los del Diplomado
de energía, primas, Tania, primos, tías, los del diplomado de enología, Lily, los arquitectos de Vhsa
y DF, los de CICATA, Milton, los de PEMEX, los de Vhsa, los del DF, CbtiS 32 generación 98-2001,
las asistentes de Lupita y los de Queretown.
A la memoria de los que ya no están conmigo: Pá, Abu y Jerito.
Gracias Jere por enseñarnos que no hayque rendirnos.

Good bye the rockstar life style …..

4

Índice
Acta de revisión
Carta cesión de derechos

1
2

Agradecimientos

4

Índice
Índice de figuras
Índice de cuadros
Lista de símbolos y abreviaciones
Resumen
Abstract

5
7
8
9
10
11

Capítulo 1
Introducción
Justificación
Energía Solar
Relación geométrica solar
Dispositivos de medición solar
Sistemas deCaptación Solar
Radiación Solar en clima cálido húmedo
Refrigeración
Fluidos Refrigerantes
Normatividad en fluidos frigorígenos
Sistemas de refrigeración
Métodos de Refrigeración Solar
Reseña de los sistemas de refrigeración termosolar por sorpción
Refrigeración por Adsorción
Componentes de un sistema de refrigeración por adsorción
Colector Solar Adsorbedor
Condensador
Dispositivo deexpansión
Evaporador
Modalidades de adsorbedores
Equilibrio de Adsorción
Adsorbentes
Sílicas
Zeolitas

12
13
15
19
22
26
29
32
33
34
37
37
38
40
43
44
46
46
46
47
48
51
52
54
5

Carbón activado
Bromuro de litio
Cloruro de calcio
Adsorbatos
Capítulo 2

55
56
56
56

Materiales y métodos
Materiales Adsorbentes
Sílica 13X
Sílica Baker
Zeolita 25Zeolita G
Cloruro de calcio
Fluidos refrigerantes
Métodos de caracterización de adsorbentes
Evaluación de la temperatura de desorción
Capacidad límite de adsorción
Comportamiento cíclico de adsorción
Evaluación de TGA
La presión de equilibrio de adsorción
Detalle del equipo de laboratorio empleado
Cálculos para el sistema de refrigeración
Propuesta del colector adsorbedor
Capítulo 3

5858
58
60
62
63
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64
65
66
66
68
68
69
71
72
73

Resultados
Evaluación de la temperatura de desorción
Capacidad límite de adsorción
Comportamiento cíclico de adsorción
Evaluación de TGA
La presión de equilibrio de adsorción
Resultados del Cálculo para el sistema de refrigeración
Modelo matemático de refrigeración
Condensador
Válvula de expansión
Diseño del evaporadorPropuesta del colector adsorbedor CPC
Propuesta del colector Adsorbedor plano
Capítulo 4

73
73
76
81
82
84
90
94
98
99
99
103
105

Conclusiones

106
6

Discusiones

108

Bibliografía

110

Índice de figuras
1.1 Espectro de radiación solar
1.2 Detalle de espectro solar
1.3 Perihelio y afelio de la tierra
1.4 Descripción del movimiento aparente del sol
1.5...