EV5774~1

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UNIVERSIDAD NACIONAL AUTÓNOMA DE MÉXICO 
 
PROGRAMA DE MAESTRÍA Y DOCTORADO EN INGENIERÍA 
 
 
 CENTRO DE INVESTIGACIÓN EN ENERGÍA 
 
 
 
EVALUACIÓN TEÓRICA DE LA PRODUCCIÓN DE ENERGÍA 
TÉRMICA DE UN BANCO DE TUBOS EVACUADOS A LAS 
TEMPERATURAS DE ACTIVACIÓN DE SISTEMAS DE AIRE 
ACONDICIONADO POR ABSORCIÓN 
 
 
 
T E S I S 
 
QUE PARA OPTAR POR EL GRADO DE: 
 
MAESTRO EN INGENIERÍA 
 
ENERGÍA – SOLAR FOTOTÉRMICA 
 
P R E S E N T A: 
I. F. Sergio Uriel Lugo Ucán 
 
 
 
TUTOR: 
Dr. Roberto Best y Brown 
 
2010 
 
 
UNAM – Dirección General de Bibliotecas 
Tesis Digitales 
Restricciones de uso 
 
DERECHOS RESERVADOS © 
PROHIBIDA SU REPRODUCCIÓN TOTAL O PARCIAL 
 
Todo el material contenido en esta tesis esta protegido por la Ley Federal 
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fines educativos e informativos y deberá citar la fuente donde la obtuvo 
mencionando el autor o autores. Cualquier uso distinto como el lucro, 
reproducción, edición o modificación, será perseguido y sancionado por el 
respectivo titular de los Derechos de Autor. 
 
 
 
 
 
 
 
JURADO ASIGNADO: 
 
 
 
 
 
Presidente: Dr. Rosenberg J. Romero Domínguez 
 
Secretario: Dr. Roberto Best y Brown 
 
Vocal: Dr. Aníbal Luna León 
 
1er. Suplente: Dr. Víctor Hugo Gómez Espinoza 
 
2do. Suplente: Dr. Jorge Isaac Hernández Gutiérrez 
 
 
 
 
Lugar o lugares donde se realizó la tesis: 
 
CENTRO DE INVESTIGACIÓN EN ENERGÍA-UNAM 
 
 
 
 
 
 
TUTOR DE TESIS: 
 
Dr. Roberto Best y Brown 
 
 
 
________________________________ 
FIRMA 
 
 
 
 
 Dedicatoria 
 
Universidad Nacional Autónoma de México i 
Dedicatoria 
 
 
 
 
Quiero dedicar esta tesis a mi familia por todo el apoyo y 
motivación que me han brindado durante toda mi vida. A mi padre Sergio 
Antonio Lugo Brito y a mi madre María Nilda Ucán Poot por la vida, 
educación y valores que me han dado para ser una persona de bien. A 
mi hermano Víctor Antonio Lugo Ucán y mi hermanita Sol Cristal Lugo 
Ucán por compartir tantos momentos juntos y apoyarme siempre. A mis 
sobrinitos Victor Emanuel Lugo Ku y Estrella Monserrat Lugo Ku que me 
han dado tantas alegrías y los quiero mucho. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 Agradecimientos 
 
Universidad Nacional Autónoma de México iii 
Agradecimientos 
 
 
Antes que nada agradezco a dios por la vida, por haber nacido en la familia donde 
nací y por permitirme conocer a personas tan valiosas en mi vida. 
 
Agradezco al Dr. Roberto Best y Brown por su apoyo y asesoría en el desarrollo de 
este trabajo de tesis. Especialmente por motivarme siempre para continuar adelante. 
 
Al jurado asignado: Dr. Rosenberg Romero, Dr. Roberto Best, Dr. Aníbal Luna, Dr. 
Víctor Gómez y Dr. Jorge Hernández por su apoyo, tiempo y acertados comentarios 
para mejorar esta tesis. 
 
Agradezco a los investigadores: Dr. Isaac Pilatowsky, Dr. Ramón Tovar, Dr. Carlos 
Pérez Rábago, Dr. Jorge Andaverde, Dr. Octavio García y Dr. Camilo Arancibia, por 
haberme ofrecido más herramientas para mi formación. 
 
Al Centro de Investigación en Energía (CIE-UNAM) por recibirme y permitirme hacer 
mis estudios en sus instalaciones. 
 
Al Consejo Nacional de Ciencia y Tecnología (CONACYT) por la beca otorgada para 
hacer mis estudios de maestría. 
 
A la UNAM por la beca de Fomento a la Graduación que me ayudó a mantenerme en 
estos últimos meses. 
 
Agradezco a la coordinación de docencia del CIE y la coordinación de posgrado por 
su ayuda en la realización de los trámites, a Cristina Brito, a Lourdes Araujo y al Dr. 
Ignacio Torres. 
 
A María San Román, Jazmín Sanchez, Enue, Chío, Adriana, Laura, Mercedez, 
Elizabeth, Ricardo, Mario, Paco, Martín, Lalo, Mauricio y Jorge Oliva por su amistad 
incondicional y motivación para concluir la maestría. Me dejan muy gratos recuerdos 
durante estos últimos años. 
 
A mis compañeros y amigos del Laboratorio de Refrigeración: Nagheli, Iris, 
Guadalupe, José Vidal, Onésimo, Jorge Chan, Rodrigo, Mario, Ulises, Raúl, Alex, 
Carlos, Francisco, David, Emanuel, Roy y a Hiram Martínez Laloth (Q.E.P.D). 
 
Y a todas aquellas personas que han hecho posible este trabajo de tesis. 
 
 
 
 Contenido 
 
Universidad Nacional Autónoma de México v 
Contenido 
 
 
Lista de figuras ......................................................................................................... ix 
Lista de tablas ........................................................................................................xv 
Nomenclatura ...................................................................................................... xvii 
Resumen ....................................................................................................... xxi 
 
Capítulo 1 Introducción 
1.1 Planteamiento del problema .............................................................................. 1 
1.2 Antecedentes..................................................................................................... 2 
1.3 Justificación ....................................................................................................... 7 
1.4 Objetivo.............................................................................................................. 8 
 
Capítulo 2 Tecnologías solares y sistemas térmicos para refrigeración 
2.1 Sistemas de colección de energía solar ............................................................ 9 
2.1.1 Colectores estacionarios ............................................................................. 9 
2.1.2 Colectores concentradores ........................................................................17 
2.2 Sistemas de refrigeración por sorción ..............................................................23 
2.2.1 Absorción ...................................................................................................24 
2.2.2 Adsorción ...................................................................................................27 
2.3 Aplicaciones de los sistemas de refrigeración por absorción............................28 
2.4 Configuraciones de los ciclos de refrigeración por absorción ...........................29 
2.4.1 Sistemas de absorción de simple efecto ....................................................29 
2.4.2 Transformador de calor por absorción .......................................................30 
2.4.3 Ciclos de refrigeración por absorción de multi-efecto.................................30 
2.4.4 Ciclo de refrigeración por absorción con GAX ...........................................32 
 
Capítulo 3 Descripción del sistema de refrigeración solar 
3.1 Componentes básicos que conforman el sistema ............................................35 
3.2 Banco de colectores .........................................................................................36 
3.3 Tanque de almacenamiento .............................................................................46 
3.4 Calentador auxiliar............................................................................................47 
3.5 Máquina de refrigeración por absorción............................................................50 
3.6 Bombas de flujo ................................................................................................55 
3.7 Sistema de encendido-apagado .......................................................................55Capítulo 4 Modelación del sistema 
4.1 Software de simulación dinámica .....................................................................57 
4.1.2 Transient Energy System Simulation (TRNSYS) .......................................58 
4.2 Modelación del sistema ....................................................................................60 
4.2.1 Archivo Meteorológico................................................................................61 
4.2.2 Colector de tubos evacuados.....................................................................63 
Contenido 
 
vi Universidad Nacional Autónoma de México 
4.2.3 Tanque de almacenamiento ...................................................................... 69 
4.2.4 Calentador auxiliar..................................................................................... 71 
4.2.5 Equipo de absorción.................................................................................. 72 
4.2.6 Componentes para el fluido de trabajo...................................................... 77 
4.3 Metodología ..................................................................................................... 79 
 
Capítulo 5 Simulación del sistema 
5.1 Archivo meteorológico...................................................................................... 83 
5.2 Resultados bajo condiciones previas ............................................................... 88 
5.3 Optimización del sistema ................................................................................. 93 
5.3.1 Evaluación de los arreglos ........................................................................ 93 
5.3.2 Ángulo de inclinación................................................................................. 95 
5.3.3 Temperatura de aceite térmico.................................................................. 98 
5.3.4 Flujo del banco de colectores.................................................................. 103 
5.3.5 Volumen del tanque de almacenamiento ................................................ 106 
5.4 Resultados del sistema en condiciones mejoradas ....................................... 108 
 
Capítulo 6 Propuestas para un mejor aprovechamiento de la energía 
solar 
6.1 Modificación del horario de funcionamiento de la máquina de absorción ...... 115 
6.2 Incremento del área de colectores ................................................................. 118 
6.3 Cambio de la temperatura de generación ...................................................... 121 
6.4 Cambio de temperatura del generador, condensador y absorbedor.............. 126 
6.5 Cambio de la capacidad de enfriamiento y temperatura del generador ......... 131 
6.6 Potencial de la aplicación de las propuestas ................................................. 135 
6.7 Temperatura del generador de la maquina de refrigeración .......................... 141 
 
Conclusiones y recomendaciones 
Conclusiones ....................................................................................................... 147 
Trabajo a futuro y recomendaciones.................................................................... 149 
 
Apéndice A Propiedades de aceite térmico 
A.1 Marlotherm L ................................................................................................. 151 
A.2 Mobiltherm 603.............................................................................................. 154 
 
Apéndice B Propiedades físicas y termodinámicas para la mezcla 
amoniaco-nitrato de litio (NH3-LiNO3) 
B.1 Línea de cristalización ................................................................................... 159 
B.2 Presión de equilibrio ...................................................................................... 159 
B.3 Densidad ....................................................................................................... 160 
B.4 Viscosidad ..................................................................................................... 160 
B.5 Conductividad térmica ................................................................................... 160 
B.6 Calor específico............................................................................................. 160 
 Contenido 
 
Universidad Nacional Autónoma de México vii 
B.7 Entalpía líquida...............................................................................................160 
B.8 Entalpía de vapor de amoniaco recalentado ..................................................160 
B.9 Entalpía líquida del amoniaco ........................................................................161 
B.10 Entalpía de vapor del amoniaco ...................................................................161 
 
Apéndice C Comparación experimental 
C.1 Montaje y datos experimentales.....................................................................163 
C.2 Resultados simulados ....................................................................................166 
 
Referencias y bibliografía ..................................................................................169 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 Resumen 
 
Universidad Nacional Autónoma de México xxi 
Resumen 
 
 
Este trabajo presenta el estudio de la energía térmica generada 
mediante un banco de colectores de tubos evacuados, la cual se aplica 
en el funcionamiento de una máquina de absorción estudiado y 
construido en el Centro de Investigación en Energía (CIE). 
El estudio contempla el empleo de simulación dinámica mediante el 
programa TRNSYS en el cual se modela el sistema completo con 
información de cada componente del sistema para el análisis de los 
flujos de energía. Se desarrolló un nuevo componente en TRNSYS para 
el caso de la máquina de absorción de NH3-LiNO3 perteneciente al CIE. 
Así mismo, se creó un archivo de datos meteorológicos para la localidad 
de Temixco, Morelos. Se encontraron las condiciones óptimas de 
operación del sistema y se aportaron diferentes propuestas que permiten 
un mayor aprovechamiento de la energía solar. Finalmente se analizó la 
interacción de la temperatura requerida por la máquina de refrigeración 
con el funcionamiento de los colectores, el cual sugiere disminuir la GET 
en el rango entre 90 y 100ºC. 
 
 
 
 
 
 
 
 Introducción 
 
Universidad Nacional Autónoma de México 1 
Capítulo 1 
 
Introducción 
 
1.1 Introducción 
 
En las últimas décadas se ha descubierto que el medio ambiente se encuentra 
contaminado debido en gran parte a las emisiones de CO2, a los desechos de 
productos químicos y a la explotación desmedida de los recursos (SEMARNAT, 
2008). Para combatir esta problemática los gobiernos de los países del mundo han 
visto como una alternativa el uso de energías renovables. Las cuales se caracterizan 
por la poca o nula contaminación al medio ambiente, por ende se han hecho 
investigaciones con el fin de implementar estas energías de forma más eficiente y 
con menores costos, así como encontrar nuevas aplicaciones. 
La fuente de energía por excelencia en la Tierra es la solar ya que a excepción 
de las energías geotérmica y nuclear el resto de las fuentes energéticas empleadas 
por el ser humano tienen un origen solar (Sitiosolar, 2008). Existen muchas 
aplicaciones para esta fuente de energía que ya han sido estudiadas y aplicadas 
pero todavía queda mucho por hacer. 
El Estado de Morelos cuenta con altos índices de insolación además de que el 
potencial solar es de 5 horas pico de insolación, por lo que se puede decir que el 
estado es conveniente para el estudio y aplicación de las tecnologíassolares (Del 
Río, 2008). Del mismo modo, se tiene una gran demanda de sistemas de 
acondicionamiento y refrigeración con el fin de tener medios confortables y conservar 
alimentos perecederos. Los sistemas convencionales utilizan la energía eléctrica 
como motor principal, sin embargo estos contribuyen en gran parte al calentamiento 
global del planeta ya que esta energía es generada principalmente mediante la 
quema de combustibles fósiles. Es de utilidad contar con un dispositivo que genere 
frío aprovechando la energía solar, ya que los lugares donde se requieren 
temperaturas de enfriamiento son los que cuentan con un elevado índice de 
insolación. Afortunadamente, los ciclos de refrigeración pueden ser adaptados para 
aprovechar la energía solar, disminuyendo de esta manera los niveles de 
contaminación y los costos de aplicaciones frigoríficas, sin olvidar que se pueden 
utilizar en lugares donde no se cuenta con energía eléctrica. 
La refrigeración consiste en la extracción del calor de una sustancia o espacio 
dando como resultado un decremento en su temperatura en comparación con sus 
alrededores (Ramos y Horn, 2001). La refrigeración se ha utilizado mayormente para 
conservar los alimentos y medicamentos, de igual modo para otorgar un ambiente 
agradable en edificios. Sin embargo, existen múltiples aplicaciones de este sistema 
que también son de gran importancia. Entre ellos podemos mencionar la 
refrigeración requerida por equipos eléctricos para su funcionamiento óptimo, la 
utilización en sistemas criogénicos, para estudios de investigación, etc. 
 
 
Capítulo 1 
 
2 Universidad Nacional Autónoma de México 
Una aplicación interesante que puede sonar irónica, es la producción de frío 
mediante calor. Esto es posible debido a que existen equipos de refrigeración que 
requieren para su funcionamiento de energía calorífica, por lo que se puede hacer un 
arreglo para obtener el calor de la energía solar. Esto se puede lograr por medio de 
los equipos de refrigeración por absorción, los cuales se basan en la capacidad que 
tienen algunas sustancias tales como el agua y algunas sales como el bromuro de 
litio para absorber vapores de otras sustancias tales como el amoniaco y el agua 
respectivamente. 
Entre las muchas tecnologías para obtener calor de la energía solar se 
encuentran los colectores planos, los cuales llegan a alcanzar temperaturas cercanas 
a los 60 ºC, sin embargo una alternativa viable para la operación de sistemas de 
absorción son los colectores de tubos evacuados, los cuales pueden alcanzar 
temperaturas de más de 120ºC dependiendo de la tecnología de los mismos. 
La creciente demanda de las necesidades de refrigeración conlleva a un 
mayor consumo de energía eléctrica provocando que las plantas generadoras 
requieran de una quema mayor de la cantidad de combustóleo que finalmente se 
traduce a una contaminación mayor al medio ambiente. Por tal motivo es 
conveniente impulsar e invertir más en proyectos que tengan como objetivo, mejorar 
los sistemas de refrigeración o crear nuevos sistemas, haciendo que los sistemas 
actuales tengan una mayor eficiencia, que sus costos de fabricación sean más bajos, 
pero sobre todo que eviten contaminar el medio ambiente. La respuesta a esto se 
encuentra en la aplicación de equipos de refrigeración por absorción, sin embargo 
estos aún se siguen investigando y sus costos son relativamente elevados respecto a 
los convencionales, también es necesario hacer estudios que permitan dar una visión 
del aporte mediante energía solar o calor de desecho y de como optimizar el sistema 
mediante sus componentes. 
La realización de este trabajo presenta una aportación importante en el 
acoplamiento de maquinas de refrigeración por absorción y tecnologías solares 
debido a que se estudiaran las condiciones de operación para optimizar el 
aprovechamiento de energía solar en una maquina de refrigeración por absorción. 
Así mismo es una herramienta importante en la toma de decisiones para la compra e 
instalación de los componentes involucrados en estos sistemas. 
 
 
 
1.2 Antecedentes 
 
 La necesidad que el hombre empezó a tener para conservar sus alimentos dio 
origen a la refrigeración desde épocas antiguas. Existen escritos chinos, anteriores al 
primer milenio A.C. que describen ceremonias religiosas para llenar en invierno y 
vaciar en verano depósitos de hielo. Muchas otras culturas antiguas como los 
egipcios, romanos e hindúes empleaban otros procedimientos para producir hielo 
artificialmente (UPC, 1992). 
 
 
 Introducción 
 
Universidad Nacional Autónoma de México 3 
Existen muchos ciclos de refrigeración: el ciclo de refrigeración por 
compresión de vapor, el ciclo de refrigeración de gas, la refrigeración en cascada, la 
refrigeración por absorción y la refrigeración termoeléctrica. Los ciclos de 
refrigeración fueron creados debido a la necesidad de conservar el refrigerante y que 
sea reutilizado para alargar el efecto de producción de frío, ya que anteriormente 
este efecto solo duraba hasta que el refrigerante se acabara. 
 En el siglo XIX los hermanos Carré realizaron aportaciones en el área del 
enfriamiento por absorción y diseñaron la primera máquina de enfriamiento que 
funcionaba con agua y ácido sulfurico. Posteriormente Ferdinand Carré idealizó una 
máquina de refrigeración que solamente necesitaba calor, con la ayuda de un nuevo 
sistema que llamó de “afinidad” y que luego se le llamó “absorción”. Sin embargo 
todas las mejoras y aportaciones fueron halladas empíricamente y fue hasta que en 
1913 que Edmund Altenkirch estableció la primera base teórica sobre los principios 
termodinámicos de las mezclas para absorción, esto provoca el desarrollo y la 
investigación de los equipos de absorción y después de la segunda guerra mundial, 
con el uso del par agua-bromuro litio, se inicia la época dorada de los equipos de 
absorción (Nogués, 2001). Aparecieron equipos capaces de operar con energía 
solar, aunque luego, por la falta de factibilidad económica, así como la falta de 
tecnología en los sistemas de aprovechamiento solar hicieron que se frenara el 
desarrollo de estos equipos de absorción. Ya en los últimos años, debido a la 
problemática medioambiental generada por los refrigerantes a base de 
clorofluorocarbonos (CFC), unido al aumento de la temperatura global del planeta y 
al incremento de las tarifas eléctricas, surge de nuevo el interés de los equipos de 
absorción. (Hermosillo et. al., 1995). 
 La situación energética tanto de México como del resto del mundo, así como 
el crecimiento poblacional indican que las demandas de energía de las siguientes 
décadas no podrán cubrirse con las reservas de petróleo, una solución es el 
aprovechamiento sustentable de todos los recursos y la racionalización en el 
consumo de los mismos. En cuanto a la situación ambiental se prevé que la creciente 
demanda energética conducirá a un mayor impacto ambiental, por tal motivo es 
conveniente el uso de fuentes renovables de energía para satisfacer estas demandas 
y disminuir los efectos al medio ambiente (Estrada e Islas, 2008). 
 La Intergovernmental Panel on Climate Change (IPCC) menciona que desde 
principios del siglo pasado el aumento de temperatura global promedio es de 0.6 ºC y 
advierte que para el año 2100 el aumento podría ser de 1.2-4.5 ºC. Debido a esto se 
han tomado iniciativas para detener el proceso y una de estas es el Protocolo de 
Kyoto con la cual los países industrializados han reducido sus emisiones de gases de 
efecto invernadero en un 5.2 % respecto a 1990. (Climate Change, 2001). 
La refrigeración solar representa una alternativa para cubrir las necesidades 
de enfriamiento ya que el pico de requerimiento de enfriamiento coincide con la 
disponibilidad de radiación solar y se puede aprovechar mediante sistemas de 
captación solar. Además, contribuye al medio ambiente con la reducción del 
consumo de energía eléctrica por refrigeración y las sustancias utilizadas en su 
funcionamientoson inocuas al ambiente. 
Capítulo 1 
 
4 Universidad Nacional Autónoma de México 
El desarrollo de sistemas de calentamiento mediante colectores solares ha 
sido ampliamente estudiado, sin embargo, muchos de estos estudios han sido 
realizados sobre un periodo de tiempo corto y bajo condiciones simplificados de 
operación (Hobbi y Siddiqui, 2009). 
En los últimos años y con los avances tecnológicos en la computación se han 
podido crear múltiples herramientas computacionales para evaluar numéricamente 
los colectores solares, pudiendo variar sus condiciones de operación y estimar su 
comportamiento en periodos de tiempo largo y sin contar físicamente con el equipo 
que en ocasiones resultan costosos. La simulación es el proceso de diseñar un 
modelo de un sistema real y llevar a cabo experiencias con él, con la finalidad de 
aprender el comportamiento del sistema o de evaluar diversas estrategias para el 
funcionamiento del mismo (Shannon, 1988). 
El Transient Energy System Simulation (TRNSYS) es un programa de 
simulación dinámica con estructura modular para aplicaciones en sistemas solares 
(solar térmico y sistemas fotovoltaicos), edificios de baja energía y sistemas de 
HVAC, sistemas de energía renovable, cogeneración, celdas de combustible, entre 
otras (TRNSYS, 2005). Esto permite evaluar diferentes escenarios para encontrar el 
más adecuado a las necesidades y los recursos disponibles del lugar. 
 Se han realizado diferentes trabajos referentes a este tema, a continuación se 
presentan los más relevantes: 
 Ghaddar et. al. (1997) realizaron la modelación y simulación de un sistema de 
absorción operado con energía solar en Beirut. Los resultados mostraron que por 
cada tonelada de refrigeración se requiere un área minima de colector de 23.3 m2 
con un óptimo tanque de almacenamiento de capacidad de 1000 a 1500 litros 
cuando el sistema opera solamente con energía solar por cerca de siete horas al día. 
Un análisis económico encontró que este sistema de enfriamiento solar es 
ligeramente competitivo solamente cuando se combina con calentamiento de agua 
domestica. 
 Kalogirou y Papamarcou (2000) realizaron la modelación, usando TRNSYS, 
de un calentador solar de agua termosifónico que consiste de dos colectores planos 
de un área total de 2.7m2 y un tanque de almacenamiento de 150 l. La temperatura 
del tanque de almacenamiento se midió de forma experimental y se utilizó para 
validar el modelo en un periodo de 25 días extendidos por 6 meses. La desviación 
media entre los valores predictivos y experimentales de la temperatura del agua es 
de 4.7% el cual es muy satisfactorio. Se realizó la estimación con TRNSYS a lo largo 
del año y se obtuvo una fracción solar de 79% y se concluyó que el sistema es capaz 
de cubrir las necesidades de agua de una casa de cuatro habitantes durante los tres 
meses de verano (junio-agosto). 
 Florides et. al. (2002-1) presentaron la modelación y simulación de un sistema 
de enfriamiento solar por absorción en Chipre. Usando el programa de simulación 
TRNSYS y un archivo meteorológico con los parámetros climáticos de Nicosia se 
optimiza el sistema consistente en un área de colector de 15 m2 de colector 
parabólico compuesto (CPC) inclinado a 30º de la horizontal, un tanque de 
almacenamiento de agua de 600 l y la temperatura óptima del termostato del 
calentador auxiliar a 87ºC. En la modelación del sistema para un año se tiene que de 
 Introducción 
 
Universidad Nacional Autónoma de México 5 
84,240 MJ requeridos para enfriamiento y producción de agua caliente, 41,263 MJ 
son cubiertos con energía solar. 
 Florides et. al. (2002-2) realizaron la modelación, simulación y evaluación del 
impacto de calentamiento de un sistema de enfriamiento solar por absorción para 
capacidad doméstica. Los coeficientes determinados experimentalmente para una 
maquina de absorción con capacidad de 11 kW fueron utilizados en la simulación 
mediante TRNSYS y se encontró que esta capacidad era suficiente para satisfacer 
las necesidades de enfriamiento de una vivienda domestica con buen aislamiento. Se 
optimizaron las partes que conforman el sistema y se realizó un análisis económico. 
 Assilzadeh et. al. (2005) realizaron la simulación y optimización de un sistema 
de enfriamiento por absorción de H2O-LiBr en Malasia que opera con la ayuda de 
colectores de tubos evacuados avanzados de aleta con superficie selectiva. La 
modelación y simulación del sistema se llevó a cabo mediante el programa TRNSYS 
y del cual se obtuvo que para un sistema de 3.5 kW se requiere de 35m2 de área de 
colectores tubos evacuados inclinado a 20º sobre la horizontal. 
 Masson et. al. (2006) desarrollaron la modelación de un sistema de 
enfriamiento solar por absorción para un Intelligent Workplace (IW) en la Universidad 
de Carnegie Mellon para el calentamiento y enfriamiento de espacios. El sistema 
incluye un concentrador parabólico compuesto integrado, un tanque de 
almacenamiento, un calentador auxiliar y una maquina de absorción. El modelo 
predictivo se ha programado en TRNSYS y se utiliza para evaluar el desempeño del 
sistema a lo largo de la temporada de verano, este modelo proporciona información 
útil para el diseño óptimo, condiciones de operación, sugerencia de configuraciones 
alternativas y selección de equipos para este sistema. 
 Balghouthi et. al. (2007) estudiaron la factibilidad de la aplicación de sistemas 
de aire acondicionado por absorción utilizando energía solar en Túnez. Se 
implementó el TRNSYS y el EES para dimensionar los diferentes componentes del 
sistema a ser instalado llegando a la conclusión de que el sistema optimizado para 
una construcción típica de 150m2 se compone de una maquina de LiBr-H2O de 11 
kW de capacidad, un colector solar plano de 30m2 a un ángulo de inclinación de 35º 
sobre la horizontal y un tanque de almacenamiento de 0.8m3. 
Luna et. al. (2008) dimensionaron y evaluaron un sistema de enfriamiento por 
absorción LiBr-H2O asistido con energía solar y gas natural para climatizar un 
conjunto de viviendas en Mexicali, Baja California. La unidad utilizada en el estudio 
es un equipo YASAKI de 35.2 kW de capacidad de enfriamiento. El análisis se llevó a 
cabo mediante el programa TRNSYS para encontrar la menor área de captación y la 
mayor fracción solar, igualmente se realizaron análisis de confort según la norma ISO 
7730 (2005) y se obtuvo que el área óptima de captación es de 287m2 de tubos 
evacuados los cuales aportan el 90% de la energía requerida. 
 Hobbi y Siddiqui (2009) realizaron el diseño óptimo de un sistema de 
calentamiento de agua en circulación forzada para una unidad habitacional en 
Montreal, Canada. Los parámetros de diseño necesarios fueron estudiados y los 
valores óptimos se determinaron usando el programa de simulación TRNSYS, estos 
parámetros son el área del colector, el tipo de fluido, el flujo másico en el colector, 
volumen y peso del tanque de almacenamiento, eficiencia del intercambiador de 
Capítulo 1 
 
6 Universidad Nacional Autónoma de México 
calor, tamaño y longitud de los tubos conectores, material de la placa absorbente y 
grosor, numero y tamaño de los tubos del colector y espaciamiento entre ellos. Los 
resultados mostraron que el sistema diseñado podría proveer del 83-97% y del 30-
62% de la demanda de agua caliente en verano e invierno respectivamente. 
 El CIE-UNAM realiza ya desde hace varios años estudios y experimentación 
de equipos de refrigeración por absorción entre los cuales podemos mencionar los 
siguientes: Thermodynamic design data for absorption heat pump systems operating 
on monomethylamine-water (Pilatowsky et. al., 1995), Estudios teóricos y 
experimentales de transformadores térmicos por absorción y diseño optimado de 
absorbedores de película descendiente (Romero, 2001), Methodology for the energy 
análisis o fan air cooled GAX absorption heat pump operated by natural gas and 
energy solar (Velázquez y Best, 2002), Simulación, diseño y evaluaciónde un 
refrigerador solar intermitente usando un CPC como generador-absorbedor (Rivera, 
2006). 
En el año de 1990, cuando este centro todavía tenia el nombre de Laboratorio 
de Energía Solar (LES), se iniciaron gestiones ante CONACYT para presentar un 
proyecto que consistía en la evaluación técnica y económica de una tecnología 
emergente para la conversión de la energía solar en energía térmica útil para 
diversas aplicaciones. 
 
Dentro del proyecto se contemplaba: 
 
• Adquirir 8 colectores solares del tipo evacuado, número recomendado como el 
óptimo para la realización de la evaluación técnica de esta nueva tecnología 
(banco de colectores). 
• Ensamblar los colectores pudiendo tener dos tipos de arreglos: dos grupos de 
cuatro colectores en paralelo y los ocho colectores en serie. 
• Instrumentación para medición de temperatura mediante un nuevo tipo de 
termopares adheridos a la superficie. 
• Poner en operación el banco de colectores acoplado a un tanque de 
almacenamiento 
• Recolectar información durante un año midiendo temperaturas, flujos y datos 
meteorológicos. 
• Verificar si las características de diseño del equipo reportado por el fabricante 
eran correctas 
 
 
 Este proyecto tenía que estar instalado y listo para operar durante un año el 1 
de enero de 1991. Por lo que se realizó la compra de los colectores, sin embargo tras 
una crisis económica del país se recortaron los presupuestos de múltiples proyectos 
de investigación sin que éste fuera la excepción. El proyecto no se pudo llevar en 
marcha y los colectores fueron guardados en un almacén. 
 Tiempo después nació la inquietud y el esfuerzo para poner en operación los 
colectores. El LES contaba con un refrigerador solar de amoniaco-agua y se pensó 
en el sistema de colectores solares de tipo evacuado como una buena alternativa 
 Introducción 
 
Universidad Nacional Autónoma de México 7 
renovable para proporcionar la energía térmica necesaria para la operación del 
refrigerador. Se tomó la decisión de instalarlos en el mismo modo de la propuesta 
original, con la diferencia de que ahora el fluido de operación sería el aceite térmico 
Mobiltherm 603 en vez de agua. 
 El primer reporte que se hace del proyecto se presenta en la XVII Semana 
Nacional de Energía Solar de Colima en Octubre de 1993. En el cual se presentó el 
concepto, el diseño y la instalación del campo de colectores. La instalación se llevó a 
cabo parcialmente debido a problemas de recursos financieros (Oskam et. al., 1993). 
 El proyecto vuelve a reanudarse en octubre de 1996, se llevan a cabo pruebas 
experimentales de febrero a abril de 1998 y finalmente se obtienen los primeros 
resultados experimentales de la evaluación del sistema y se presentan en la XXII 
Semana Nacional de Energía Solar en Mexicali, B.C. en octubre de 1998. A estos 
primeros resultados se le llamó etapa I (Oskam et. al., 1998). 
 De estos resultados surgieron dudas y sugerencias para mejorar el 
funcionamiento, por lo que se decidió verificar algunos puntos importantes y realizar 
otras pruebas experimentales las cuales fueron hechas en el año 2003 y se llamó 
etapa II. En esta etapa se realizaron pruebas a diferentes flujos obteniendo las 
temperaturas de entrada y salida del banco de colectores, la temperatura ambiente y 
la radiación solar (Garza, 2003). 
 Actualmente el banco de colectores se encuentra desmontado y en 
mantenimiento. Se pretende ponerlos en operación aumentando su área en un 50% 
con la ayuda de 6 colectores de tubos evacuados de 1.3 m2 de área de apertura cada 
uno. Esto dentro del proyecto FONCICYT en donde la energía térmica aportada por 
los colectores será utilizada para operar los equipos de refrigeración por absorción 
del CIE-UNAM. 
 
 
 
1.3 Justificación 
 
En el CIE de la UNAM se realizan proyectos relacionados al estudio de 
diferentes sistemas de refrigeración solar; sin embargo no todos estos sistemas han 
podido ser acoplados para su operación mediante la energía del sol. Esto se debe a 
múltiples factores como lo son, la falta de equipo de captación solar así como de 
dificultades de acoplamiento, la necesidad de estudiar el sistema de refrigeración en 
condiciones controladas, entre otras cosas. 
Debido a esto se hace necesario estudiar los sistemas de captación solar para 
calcular la energía que puede aportar a los equipos de refrigeración y reducir el uso 
de combustibles fósiles ayudando de esta manera al medio ambiente. 
Los softwares de simulación permiten estudiar diversos sistemas térmicos sin 
necesidad de contar físicamente con los equipos que en casi todos los casos son 
costosos. De esta manera se pueden hacer pruebas de funcionamiento para 
encontrar el equipo que mejor se adapte a las necesidades y optimizar el modo de 
operación de los mismos. 
Capítulo 1 
 
8 Universidad Nacional Autónoma de México 
De lo anterior se tiene que es indispensable realizar investigación que 
involucre la utilización de energías renovables principalmente la solar para el 
funcionamiento de equipos de refrigeración con el fin de evaluar y optimizar las 
condiciones de operación que encaminen a un mayor aprovechamiento solar y 
mejores estrategias de inversión. 
Este trabajo tiene como objetivo evaluar teóricamente la cantidad de calor 
producido por un banco de colectores instalados en el CIE-UNAM para hacer operar 
un sistema de refrigeración por absorción. Para esto será necesario analizar las 
variables climáticas de la región, estudiar los componentes del sistema, establecer 
las ecuaciones involucradas para el comportamiento de cada componente, aplicar 
estas ecuaciones mediante simulación dinámica y determinar las condiciones de 
operación que optimizan el sistema. 
 
 
 
1.4 Objetivo 
 
Evaluar la energía producida por el banco de tubos evacuados como aporte de 
calor para los sistemas de absorción a lo largo del año. 
 
Objetivos particulares: 
 
• Encontrar el mejor arreglo de colectores para la aplicación en equipos de 
refrigeración solar. 
• Optimizar la producción de energía calorífica del banco de tubos evacuados 
mediante la simulación del sistema. 
• Analizar el funcionamiento del sistema de refrigeración por absorción 
amoniaco-nitrato de litio (NH3-LiNO3) bajo condiciones de diseño, operado con 
energía solar y auxiliar a lo largo del año para la localidad de Temixco, 
Morelos. 
• Realizar propuestas para el aumento significativo en la fracción solar. 
 
 
 
 
 Tecnologías solares y sistemas térmicos para refrigeración 
Universidad Nacional Autónoma de México 9 
Capítulo 2 
 
Tecnologías solares y sistemas térmicos para refrigeración 
 
 
En este capítulo se tratarán los tipos de tecnologías solares actuales para 
convertir la energía solar en energía calorífica, estos incluyen los colectores 
estacionarios y los colectores de concentración. Se describirán sus características, la 
forma de operación y sus aplicaciones. Posteriormente se hablará de los sistemas de 
refrigeración por sorción en donde se encuentran los diferentes sistemas de 
absorción y de adsorción. Se tratará más a detalle los diversos ciclos de refrigeración 
por absorción. 
 
 
 
2.1 Sistemas de colección de energía solar 
 
 Es importante conocer las tecnologías disponibles en el aprovechamiento de 
energía solar y en este trabajo de tesis específicamente son los colectores solares. 
Un colector solar, también conocido como captador solar, es cualquier dispositivo 
diseñado para colectar la energía irradiada por el sol y convertirla en energía térmica 
la cual se transfiere posteriormente a un fluido (generalmente aire, agua o aceite) 
que fluye a través del colector. 
 Se pueden clasificar los colectores solares en dos tipos: los estacionarios (sin 
concentración) y de concentración. Los colectores estacionarios tienen la misma área 
de captación que la de recepción, su ventaja es que son sistemas simples que no 
requieren de movimiento para estar siguiendo al sol. En los de concentración el áreade captación es mayor que la de recepción debido a que la superficie captadora 
(captador) generalmente tiene forma cóncava enfocando los rayos del sol en la 
superficie receptora la cual es menor que la de captación y con esto aumenta el flujo 
de radiación. Su principal complicación es que requieren de un sistema de 
seguimiento solar para conseguir que los rayos se concentren en el receptor 
(Kalogirou, 2004). 
 
 
 
2.1.1 Colectores estacionarios 
 
 Existen tres tipos de colectores que entran en la clasificación de estacionarios: 
 
• Colectores de placa plana 
• Colectores parabólicos compuestos estacionarios 
• Colectores de tubos evacuados 
 
Capítulo 2 
 
 Universidad Nacional Autónoma de México 10 
 
• Colectores de placa plana 
 
Este tipo de colectores convierten la radiación solar en calor por medio de una 
superficie plana colocada dentro de una caja. Su funcionamiento se basa 
principalmente en el calentamiento de una placa plana que absorbe la radiación solar 
para que después el calor sea transferido a un fluido. Puede contener un vidrio para 
crear el efecto invernadero entre éste y la placa absorbente de tal modo que al 
calentarse la placa emite radiación infrarroja que es opaca al vidrio y regresa a la 
placa contribuyendo a su calentamiento. Están diseñados para suministrar la mayor 
energía posible al menor costo total, alcanzan temperaturas de hasta 82ºC 
aproximadamente y son capaces de captar la radiación directa, difusa y reflejada sin 
tener que ser orientados directamente hacia el sol a todas horas. Requieren un 
mantenimiento mínimo a lo largo de su vida útil que es de 20 a 25 años dependiendo 
del diseño. 
 
 
Las partes principales de un colector plano se muestran en la figura 2.1 y son: 
 
1. Cubierta de vidrio 
2. Capa absorbente 
3. Placa de absorción 
4. Conductos para que circule el medio de transferencia de calor 
5. Aislamiento 
6. Caja para el colector 
7. Juntas y selladores 
 
 
 
 
 
Figura 2.1 Partes principales de un colector de placa plana 
 
 
Existe una gran variedad en diseños de colectores de placa plana, del mismo 
modo se han utilizado diferentes materiales para su construcción. Se han utilizado 
 Tecnologías solares y sistemas térmicos para refrigeración 
Universidad Nacional Autónoma de México 11 
para el calentamiento de fluidos tales como el agua, aceites térmicos, agua con 
anticongelante y aire. 
 
 
Entre los diferentes materiales para conformar la cubierta, que es la que 
provoca el efecto invernadero con la placa de absorción, están los vidrios, plásticos y 
cubiertas antireflectivas. Los vidrios han sido ampliamente estudiados ya que tienen 
una alta transmitancia del espectro solar de radiación (hasta el 90%) y son 
prácticamente opacos a la radiación de onda larga emitida lo que provoca un 
incremento de la temperatura en el interior por efecto de la placa absorbente; sin 
embargo estos pueden ser costosos y frágiles a impactos. Los plásticos y las 
películas plásticas poseen una alta transmitancia de onda corta, tienen la banda de 
transmisión en la mitad del espectro solar de radiación y transmitancia de onda larga 
de hasta 40%; también son limitados en temperatura ya que pueden sufrir 
deformaciones, sin embargo estos son muy resistentes a impactos y en forma de 
películas delgadas son completamente flexibles y de poco peso. Las cubiertas 
antireflectivas pueden proveer transmitancia significativa a los colectores. 
 
 
 
• Concentradores parabólicos compuestos (CPC) 
 
Los CPC pertenecen a los llamados concentradores de no-imagen ya que no 
forman una imagen bien definida en el foco del receptor. Fueron desarrollados por 
primera vez por Hinterberger y Winston en 1966 en experimentos físicos de alta 
energía por USA, en la ex Unión Soviética por Baranov y Melnikov y en Alemania por 
Ploke (Duffie y Beckman, 1991). 
 
Cuando la razón de concentración en el CPC es la unidad, se tienen mejoras 
ópticas de baja concentración permitiendo mantener al colector de forma estacionaria 
y aprovechar la radiación directa y difusa. En este caso el reflector no se encarga de 
concentrar los rayos incidentes sino más bien de distribuirlos más eficientemente en 
las paredes del receptor y de mejorar su eficiencia de captación. 
 
El concepto básico de los CPC se muestra en la figura 2.2, el cual es un 
análisis bidimensional debido a que estos son potencialmente más útiles como 
concentradores lineales o de tipo canal. Cada lado del CPC es una parábola, en la 
figura se encuentran indicados solamente el foco y el eje de la parábola de la 
derecha. Cada parábola se extiende hacia arriba de tal modo que su superficie es 
paralela al eje del CPC. 
 
El ángulo medio de aceptancia cθ se forma entre este eje y la línea que une el 
foco de una de las parábolas con el borde superior de la otra parábola es el. En un 
reflector perfecto cualquier radiación que entre por la apertura con ángulos entre cθ± 
Capítulo 2 
 
 Universidad Nacional Autónoma de México 12 
será reflejada, mediante reflexión especular de la superficie parabólica, hacia un 
receptor ubicado en la base del concentrador. 
 
 
 
Figura 2.2 Esquema de un CPC 
 
Estos tipos de concentradores tienen razones de concentración que son 
funciones del ángulo medio de aceptancia ( cθ ), para un sistema ideal bidimensional 
la relación de concentración queda: 
 
c
C
θsin
1= (2.1) 
 
Un CPC ideal es aquel cuyas parábolas no tienen errores en su superficie; sin 
embargo en los CPC reales algo de la radiación incidente a ángulos menores que cθ 
no alcanzan el absorbedor y algunos a ángulos mayores si lo alcanzan debido a la 
reflexión múltiple. 
 
 
• Colectores de tubos evacuados 
 
 Los colectores solares planos convencionales fueron desarrollados para 
usarse en climas soleados y cálidos. Sin embargo presentan pérdidas térmicas por 
convección, sus beneficios son reducidos cuando las condiciones climáticas son 
desfavorables durante días fríos, nubosos y ventosos; además de otros agentes 
como la condensación y la humedad que aceleran el deterioro de los materiales 
internos ocasionando la reducción del rendimiento y fallas en el sistema. 
 Tecnologías solares y sistemas térmicos para refrigeración 
Universidad Nacional Autónoma de México 13 
Debido a esto se desarrollaron los colectores de tubos evacuados, los cuales 
se componen de un arreglo de tubos en los que cada uno es prácticamente un 
colector solar completo. 
Cada tubo se compone de dos tubos concéntricos de vidrio sellados en sus 
extremos, sobre el tubo interior se dispone la película absorbente, este tubo actúa 
como superficie captadora; y el tubo exterior es altamente permeable al paso de 
radiación térmica, y actúa como cubierta. El aire entre los tubos es parcialmente 
evacuado, es decir, se genera un vacío entre ellos, lo cual reduce las pérdidas por 
convección. 
 
 
Figura 2.3 Componentes de un tubo evacuado 
 
Los colectores de vacío tienen principal aplicación en sistemas de temperatura 
media (sistemas de acondicionamiento, procesos industriales, etc.) y en lugares fríos 
con diferencias elevadas entre la temperatura del colector y la del ambiente, pueden 
aprovechar la radiación solar difusa manteniendo un rendimiento aceptable incluso 
en días donde el sol está bajo o en tiempo de frío y parcialmente nuboso. 
 
 
 Colectores de tubos evacuados simples 
 
Este sistema es únicamente utilizado en calentadores solares termosifónicos, 
o sea los de convección natural. Son tubos evacuados ensamblados directamente 
con el tanque de almacenamiento y que por lo tanto contienen agua en su interior. En 
la pared interior del tubo evacuado se sitúa una capa de color oscuro de material 
absorbente. Cuando la radiación solar incide sobre la capa de material absorbente se 
transforma en calor y eleva la temperatura del agua que esta en contacto con él. 
El agua calentada se eleva debido a la diferencia de densidad con el agua fríasituada en el interior del tanque de almacenamiento que desciende para reemplazar 
el agua caliente y a su vez se calienta para reiniciar el proceso. 
Este tipo de tubo de vacío ofrece la ventaja de tener escasas pérdidas de 
calor, mientras que los inconvenientes son que es muy sensible a la presión, no 
ofrece protección contra bajas temperaturas (por debajo de los 0ºC). En caso de 
temperaturas menores a 0ºC la dilatación del agua al congelarse puede reventar los 
tubos y dañar el equipo. 
 
Capítulo 2 
 
 Universidad Nacional Autónoma de México 14 
 
 
 Esquema de un tubo evacuado simple Colector comercial de tubos evacuados 
 
Figura 2.4 Colector de tubos evacuados simple 
 
 
o Colectores de tubos evacuados con tubo de calor (heat-pipe) 
 
 El tubo de calor no es un simple tubo de cobre como puede pensarse, consiste 
en un tubo hueco cerrado por los extremos, sometido a vacío y con una pequeña 
cantidad de un fluido vaporizante (mezcla de alcohol) en su interior. 
Cuando se calienta la parte del tubo donde se encuentra el fluido, éste se 
evapora absorbiendo el calor latente de vaporización. Este vapor se desplaza hasta 
alcanzar la parte del tubo que se encuentra a menor temperatura, produciéndose allí 
su condensación y la consiguiente liberación del calor latente asociado a este cambio 
de fase. El líquido retorna por capilaridad o debido a la acción de la gravedad y el 
ciclo de evaporación-condensación se repite. Los tubos de calor son considerados 
como los “superconductores” del calor, debido a su muy baja capacidad calorífica y a 
su excepcional conductividad (miles de veces superior a la del mejor conductor sólido 
del mismo tamaño). 
El uso del tubo de calor está muy extendido en la industria y bajo en este 
principio de funcionamiento, se fabrican los actuales colectores de vacío con tubo de 
calor. 
 En estos colectores la placa absorbente lleva adosado un tubo de calor, la 
figura 2.5 explica como funciona el tubo de calor en el colector de acuerdo a los 
siguientes pasos: 
 
1. La radiación solar incide sobre el absorbedor que se calienta y transfiere ese 
calor al tubo de calor. 
2. El calor cedido provoca que el fluido en el interior del tubo de calor se evapore 
y ascienda llevando energía de calor latente. 
3. El fluido evaporado cede su calor latente al fluido más frío que circula por el 
exterior de la cabeza del tubo de calor y al hacerlo se condensa. 
4. El fluido condensado retorna a su posición original del tubo de calor debido a 
la acción de la gravedad y el ciclo se repite. 
 Tecnologías solares y sistemas térmicos para refrigeración 
Universidad Nacional Autónoma de México 15 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Funcionamiento del tubo de calor Conexión de cada tubo Colector comercializado de tubos de calor 
 
 
Figura 2.5 Colector de tubos evacuados con tubo de calor 
 
 
Los colectores de tubo de vacío con tecnología “heat-pipe” tienen la ventaja de 
no sufrir pérdidas por la noche ya que el proceso de transferencia de calor no es 
reversible, es decir, el fluido caliente o el calor no puede transferirse del acumulador 
al tubo y por lo tanto disiparse al entorno. Cada tubo es independiente pudiéndose 
cambiar en pleno funcionamiento del sistema y es altamente resistente a las heladas. 
 
 
 
o Colectores de tubos evacuados de flujo directo 
 
 Esta tecnología se emplea tanto para colectores exentos como para 
calentadores solares compactos con depósito integrado. En este colector, la placa 
absorbedora lleva insertado un tubo coaxial por donde circula el fluido caloportador 
por el principio de contra corriente. El fluido caloportador entra por el interior del tubo 
coaxial y retorna por la cavidad exterior que está en contacto con la placa, 
transfiriéndose de este modo la energía. 
 
Algunos colectores con esta tecnología aplican el sistema CPC alterando la 
forma del absorbedor que adopta una forma semicilíndrica para poder captar la 
energía solar de la forma más eficiente posible por la parte trasera. 
 
 
Capítulo 2 
 
 Universidad Nacional Autónoma de México 16 
 
Figura 2.6 Esquema de los tubos evacuados de flujo directo 
 
 
La ventaja fundamental de este sistema es su libertad de instalación ya que a 
diferencia de otras tecnologías un colector de flujo directo se puede instalar 
completamente plano, es decir, 0º de inclinación e incluso con los tubos en 
disposición horizontal. Si a esto le añadimos la posibilidad del giro de los tubos para 
corregir orientación o inclinación, las ventajas son múltiples. Por tanto su 
característica más importante sería la flexibilidad de instalación que ofrecen estos 
colectores, además tiene la ventaja de ser utilizable en áreas frías ya que permite 
usar las estrategias contra la congelación de uso general en la energía solar térmica. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 Conexión de cada tubo Aplicación en refrigeración solar 
 
Figura 2.7 Colector de tubos evacuados de flujo directo 
 
 
 
 
 Tecnologías solares y sistemas térmicos para refrigeración 
Universidad Nacional Autónoma de México 17 
2.1.2 Colectores concentradores 
 
A los colectores concentradores se les puede llamar también como colectores 
de enfoque o seguidores, todos ellos funcionan bajo el mismo principio general. Uno 
o más espejos reflejan la radiación solar y la concentran en un área de absorción 
muy reducida. Hay muchos tipos de colector concentrador, la mayoría requieren 
dispositivos mecánicos para variar la posición y seguir al sol en su recorrido a través 
del cielo; igualmente algunos requieren lentes ópticos especiales para concentrar la 
energía solar. 
Un parámetro importante en el diseño de concentradores es la relación de 
concentración,C , expresada por la ecuación 2.2 y se define como la razón entre el 
área de apertura del colector con respecto al área del absorbedor, dicha relación 
puede tener valores desde menores a la unidad hasta valores altos del orden de 105. 
El incremento de este valor se traduce en incrementos en la temperatura, igualmente 
contribuyen los requerimientos de calidad óptica y posicionamiento del sistema 
(Duffie y Beckman, 1991). 
 
r
a
A
A
C = (2.2) 
 
Donde: 
C es la razón de concentración geométrica 
aA es el área de apertura 
rA es el área del receptor 
 
Esta relación tiene un límite superior que depende de la geometría del 
concentrador, así, para un concentrador lineal se tiene: 
 
clinealr
a
A
A
θsin
1
max,
=





 (2.3) 
 
y para un concentrador puntual se tiene: 
 
cpuntualr
a
A
A
θ2
max,
sin
1=





 (2.4) 
 
Donde: 
cθ es el ángulo medio de aceptancia. 
 
 
Capítulo 2 
 
 Universidad Nacional Autónoma de México 18 
Entre los principales colectores concentradores podemos mencionar el 
concentrador de canal parabólico, concentrador parabólico de revolución y el colector 
de campo de helióstato. 
 
 
• Concentrador de canal parabólico 
 
Sistemas con estructura ligera y bajo costo para procesos de aplicaciones 
caloríficas cercanas a los 400ºC podrían obtenerse mediante los colectores de canal 
parabólico. Estos sistemas son hechos doblando una hoja de material reflejante en 
forma de parábola. En la línea focal se coloca un tubo que consta de una superficie 
absorbedora que es típicamente una cubierta selectiva que tiene alta absortancia 
para radiación solar, pero una baja emitancia para pérdidas térmicas por radiación. 
También es práctica común que dicho tubo esté confinado por un tubo de vidrio 
como envolvente, lo que permite reducir las pérdidas de calor por convección hacia 
los alrededores ya que el tubo de vidrio se encuentra evacuado. Cuando la apertura 
del canal parabólico está apuntada hacia el sol, o sea, que los rayos incidentes sean 
paralelos al eje de la parábola, el reflector permite que estos seandirigidos hacia el 
foco donde se localiza el tubo receptor (Kalogirou, 2004). 
 
 
 
 
Figura 2.8 Esquema de un concentrador de canal parabólico. 
 
 
El colector puede ser orientado de dos formas: este-oeste, de tal modo que 
sigue al sol de norte a sur; orientación norte-sur donde el colector presenta la latitud 
del lugar y sigue al sol de este a oeste (Duffie y Beckman, 1991). 
El primer modo de seguimiento requiere de un menor ajuste durante el día y la 
abertura siempre está frente al sol a mediodía pero el rendimiento del colector 
durante la mañana y tarde es reducido significativamente debido a los ángulos de 
incidencia pronunciados. El segundo modo de seguimiento tiene su mayor pérdida al 
medio día solar. A lo largo de un año, un campo de colectores orientado de norte-sur 
colecta más energía que un campo orientado de este-oeste; sin embargo, el sistema 
norte-sur colecta mucha energía en el verano y muy poca en invierno, contrario a lo 
que sucede con un sistema de este-oeste. Además, la orientación norte-sur requiere 
 Tecnologías solares y sistemas térmicos para refrigeración 
Universidad Nacional Autónoma de México 19 
de sistemas de seguimiento continuo lo que resulta en sistemas más complicados 
que los empleados en los sistemas orientados este-oeste (Vidriales, 2007). 
La envolvente de vidrio a veces tiene una capa antireflectiva para mejorar la 
transmitancia. Cabe señalar que para poder disminuir los costos y hacerlos 
competitivos ante otras tecnologías, estos sistemas deben tener una buena relación 
de rigidez y peso, así como una adecuada disponibilidad termodinámica respecto a 
su aplicación, de tal forma que sea de fácil manufactura y cuente con una vida útil lo 
suficientemente larga para su amortización (Bakos et. al., 2001). 
En cuanto al sistema de seguimiento para el movimiento aparente del sol, el 
mecanismo de seguimiento debe ser confiable y capaz de seguir al sol con cierto 
grado de exactitud, regresar al colector a su posición original al final del día y 
también de seguirlo en periodos de nubosidad intermitente. Estos mecanismos 
también deben de servir para protección de los colectores, por ejemplo, se puede 
girar el colector fuera de foco para protegerlo de condiciones peligrosas de trabajo, 
sobrecalentamiento, falla del mecanismo del flujo de fluido térmico y en ocasiones 
para mantenimiento. La exactitud requerida del mecanismo de seguimiento depende 
del ángulo de aceptación del colector. Estos mecanismos de seguimiento pueden ser 
puramente mecánicos o eléctricos y electrónicos (Bakos, 2006). 
 
 
 
Figura 2.9 Aplicación de un canal parabólico para la producción de electricidad. 
 
 
• Concentrador parabólico de revolución 
 
 Un paraboloide de revolución se obtiene por rotación de una parábola 
alrededor de su eje. Son sistemas reflectores de foco puntual con seguimiento al sol 
en dos ejes; concentran la energía solar sobre un receptor localizado en el punto 
focal del paraboloide. Debido a la curva parabólica del concentrador y a la baja 
relación de distancia focal-diámetro se pueden conseguir altas concentraciones de 
energía y provocar temperaturas muy altas, por arriba de los 1500ºC. 
 
Capítulo 2 
 
 Universidad Nacional Autónoma de México 20 
 
 
 Trazo de rayos Generación eléctrica 
 
Figura 2.10 Concentrador parabólico de revolución 
 
 
El receptor absorbe la radiación solar directa convirtiéndola en energía térmica 
en un fluido circulante. La energía térmica puede ser convertida en electricidad 
usando un motor-generador acoplado directamente al receptor, o ser transportada a 
través de tubos a un sistema central de conversión de potencia. 
 
Los colectores parabólicos de revolución tienen varias ventajas importantes: 
 
1. Debido a que siempre están apuntando al sol, son los más eficientes de 
todos los colectores. 
2. La razón de concentración esta en el rango de 600-2000 y esto los hace 
altamente eficientes para la absorción de energía térmica y sistemas de 
conversión de potencia 
3. Tienen unidades modulares (colector y receptor) que pueden funcionar 
independientemente o como parte de un gran sistema de parábola de 
revolución. 
 
El principal uso de este tipo de concentradores es para antena parabólica con 
motor acoplado, en éstos se localiza un generador eléctrico en el foco que usa la luz 
solar en vez de combustibles fósiles para producir electricidad. En los sistemas 
parabólicos de revolución que generan la electricidad en un convertidor central de 
potencia ajeno al colector, se tiene que transportar el calor por medio de algún fluido. 
Se puede decir que de estos sistemas, los que tienen una mayor aplicación y 
eficiencia son los que utilizan motores tipo Stirling. Si llevamos esto a gran escala se 
tiene lo que se le llama horno solar, el cual puede aprovecharse para la producción 
directa de energía eléctrica debido a su alta eficiencia y temperaturas. 
 
 Tecnologías solares y sistemas térmicos para refrigeración 
Universidad Nacional Autónoma de México 21 
 
 
Figura 2.11 Horno solar de Odeillo para producción eléctrica 
 
 
• Colector de campo de helióstatos 
 
El campo de helióstatos está formado por una serie de espejos planos 
dispuestos convenientemente sobre una estructura soporte. Puede tener diversas 
geometrías dependiendo fundamentalmente del tipo de receptor. En todo momento 
deben seguir el movimiento aparente del sol ya sea en forma individual mediante 
células ópticas o en forma colectiva mediante ordenador permitiendo a su vez seguir 
al sol aún con cielo nublado. 
Pueden aplicarse en centrales termosolares de alta temperatura mediante un 
ciclo termodinámico. El sistema se forma de un campo de helióstatos para que en 
todo momento reflejen la radiación solar directa en un receptor situado a gran altura 
de forma que toda la energía se transporte al mismo tiempo por radiación. 
 
 
 
Figura 2.12 Campo de helióstatos con torre central 
 
 
En el diseño de una central termosolar para generar electricidad se pueden 
considerar dos partes perfectamente diferenciadas: 
 
Capítulo 2 
 
 Universidad Nacional Autónoma de México 22 
• El concentrador de energía solar 
• El receptor de energía que se comporta como caldera 
 
La característica más notable de las centrales de potencia de energía solar 
radica posiblemente, en que todos sus subsistemas utilizan tecnologías conocidas. El 
subsistema de conversión de energía térmica a cinética se trata de una turbina y el 
subsistema que convierte la energía cinética en electricidad es el alternador. Ambos 
de tipo convencional por lo que se evita la necesidad de un trabajo de investigación 
al igual que se reduce la posibilidad de un error. 
 
 
 
Figura 2.13 Planta de energía solar a base de helióstatos en el municipio de Sanlúcar La Mayor 
(Sevilla). 
 
 
 
El receptor puede ir instalado en el centro del campo especular, o bien, 
desplazado hacia el sur, dando lugar a los campos norte de helióstatos; el receptor 
debe estar situado en el campo visual de los espejos, lo cual se cumplirá tanto mejor, 
cuanto más elevado se encuentre, minimizándose así los problemas de interferencia 
y solapamiento entre espejos vecinos. Desde el punto de vista de la absorción de 
energía, los receptores pueden ser de dos tipos: de cavidad y de recepción 
energética exterior. 
Los de cavidad pueden ser de eje vertical o de eje horizontal, tienen una 
abertura por la que penetran los rayos solares reflejados. Dentro de la cavidad se 
puede conseguir una absorción de luz de hasta un 95%, y relaciones de 
concentración comprendidas entre 300 kW/m2 y 3500 kW/m2; esta absorción se 
puede lograr mediante una conveniente disposición de tubos negros, por cuyo 
interior circula un fluido que se quiere calentar, que deben adaptarse lo mejor posible 
a la forma de la cavidad, para evitar pérdidas de energía al exterior. Los receptores 
que no son de cavidad,y que por lo tanto absorben la energía solar por su parte 
exterior, se diseñan generalmente como volúmenes de revolución, pudiendo ser su 
eje de simetría vertical u horizontal, dependiendo de la forma del campo de 
helióstatos. Los tubos absorbentes se disponen externamente, formando la superficie 
lateral del receptor; su principal inconveniente radica en que las pérdidas térmicas al 
 Tecnologías solares y sistemas térmicos para refrigeración 
Universidad Nacional Autónoma de México 23 
exterior, por convección y radiación, son mucho mayores que en los receptores de 
cavidad. 
 La energía consumida para la dirección y orientación de los helióstatos es 
relativamente baja, ya que para un solo helióstato de 50 m2 de superficie especular, 
se ha calculado son suficientes 60 W. 
 El concentrador de energía se puede diseñar de muchas formas pero una 
funcional es la de “corona circular”, en la que los helióstatos se colocan según un 
ordenamiento a base de anillos concéntricos. En principio la superficie de los espejos 
debe ser igual a la del terreno sobre la que están ubicados lo que daría lugar a un 
rendimiento máximo desde el punto de vista energético pero no del económico. Por 
lo tanto, los helióstatos deben ir colocados de tal forma que entre ellos existan 
distancias determinadas, fijadas por un factor de rendimiento especular y de 
utilización del campo. 
 
 
2.2 Sistemas de refrigeración por sorción 
 
 La producción de frío tiene múltiples aplicaciones en diferentes actividades 
humanas, por ejemplo: en el campo de procesamiento de alimentos, en la rama de 
aire acondicionado, la producción de productos farmacéuticos, etc. Muchos procesos 
industriales obtienen la energía térmica quemando combustibles fósiles y después 
del proceso existe calor que es rechazado a los alrededores como desecho. Este 
calor de desecho puede ser aprovechado y ser utilizado en ciclos de refrigeración por 
sorción. 
 Los ciclos convencionales de refrigeración por compresión de vapor 
contribuyen de forma negativa al desarrollo sustentable; podemos mencionar dos 
problemas principales para este tipo de sistemas: el aumento en el consumo mundial 
de energía primaria y los daños al ambiente causados por los refrigerantes utilizados. 
Los ciclos convencionales de refrigeración requieren para su funcionamiento 
de electricidad, lo que incrementa fuertemente el consumo de electricidad. El Instituto 
Internacional de Refrigeración en París (IIR, por sus siglas en inglés) estimó que 
cerca del 15% de toda la energía eléctrica producida en todo el mundo es empleada 
en procesos de refrigeración y aire acondicionado de varias maneras y la energía 
consumida por sistemas de aire acondicionado ha sido estimada al 45% del total en 
casa-habitación y edificios comerciales (Santamouris y Argiriou, 1994). El uso 
tradicional de refrigerantes tales como los clorofluorocarbonos (CFCs), los 
hidroclorofluorocarbonos (HCFCs) y los hidrofluorocarbonos (HFCs) contribuyen a la 
reducción del ozono y al calentamiento global. Desde el protocolo de Montreal en 
1987, acuerdos internacionales han aparecido para la reducción de emisiones de 
estos refrigerantes. La European Commission Regulation 2037/2000, que fue 
implementada en Octubre de 2000, trata sobre el control de las emisiones de 
sustancias que reducen el ozono (Fan et. al., 2007). 
La energía solar puede ser transformada en electricidad o en calor para hacer 
funcionar un ciclo de refrigeración; sin embargo debido a que la eficiencia de los 
colectores fotovoltaicos ha incrementado ligeramente (10-15%) en los últimos 10 
Capítulo 2 
 
 Universidad Nacional Autónoma de México 24 
años, la potencia limitada de sistemas eléctricos y el alto costo inicial; hace más 
interesante fijarse en tecnologías de refrigeración manejados por energía térmica 
solar, especialmente los sistemas de sorción (absorción y adsorción). 
Los sistemas existentes para producción de frío usando energía solar térmica 
son basados principalmente en el fenómeno de sorción: el proceso por absorción 
líquido-gas y el proceso por adsorción sólido-gas. El proceso de absorción es aquel 
en el cual la sustancia transferida de una fase a otra inter-penetra otra sustancia para 
formar una solución; por otro lado el proceso de adsorción consiste en la separación 
de una sustancia de una fase, acompañada de su acumulación y concentración 
sobre la superficie de otra. En general, la principal diferencia entre absorción y 
adsorción esta en la naturaleza de la esencia de la sorción, ya que en la adsorción 
una de las sustancias se queda adherida en la superficie de la otra sin existir mezcla, 
mientras que en la absorción una sustancia penetra en la otra produciendo una 
mezcla de ambas. Otra diferencia es la duración del ciclo de sorción, la cual es más 
larga para la adsorción (Papadopoulos et. al., 2003). 
Existen dos maneras de describir la eficiencia de un sistema de refrigeración 
solar por sorción y son: el coeficiente de rendimiento térmico (COP) y el coeficiente 
de rendimiento solar. 
 
sistemaelporrecibidaEnergía
toenfriamiendeCapacidad
COPtérmico = (2.5) 
 
solarcolectorelporrecibidaEnergía
toenfriamiendeCapacidad
COPsolar = (2.6) 
 
Obviamente que el cálculo del COP solar incluye la eficiencia del colector 
solar, por esta razón este valor es menor que el COP térmico 
 
 
2.2.1 Absorción 
 
El fenómeno de absorción es una mezcla de gas en un líquido, los dos fluidos 
presentan gran afinidad para formar una solución. Involucra procesos físicos y 
químicos que ocurren al entrar en contacto estas sustancias e incorporarse el gas al 
líquido, pudiéndose separar el gas mediante el proceso inverso y llegar a la condición 
inicial (Hernández, 2002). 
Para entender como se produce frío mediante absorción se explicará un 
experimento de Faraday, quien observó que el cloruro de plata tiene la capacidad 
especial de absorber al amoníaco gaseoso. Llamemos al cloruro de plata como el 
absorbente y al amoniaco como el refrigerante, según sus funciones en este proceso. 
Faraday colocó la mezcla refrigerante-absorbente en un tubo de ensayo sellado con 
forma de V invertida, aplicó calor al extremo de la mezcla y observó la separación del 
refrigerante en forma de vapor. Estos vapores se enfriaron sumergiendo el otro 
extremo del tubo en un recipiente con agua fría, de tal forma que se tiene refrigerante 
 Tecnologías solares y sistemas térmicos para refrigeración 
Universidad Nacional Autónoma de México 25 
líquido en ese extremo del tubo. Esta fue la primera vez que el amoníaco había 
cambiado del estado gaseoso al líquido (Hernández, 2002). 
En la figura 2.14 se puede ver la desorción y condensación del refrigerante; se 
entiende por desorción al proceso inverso de absorción, es decir es la separación del 
refrigerante de la mezcla. 
 
 
 
 
Figura 2.14 Desorción y condensación del refrigerante a alta temperatura. 
 
Una vez que eliminó la aplicación de calor y del agua de enfriamiento, sucedió 
algo curioso. Casi inmediatamente después, el refrigerante comenzó a burbujear y 
hervir, regresando de nuevo al estado de vapor, el cual fue absorbido nuevamente 
por el absorbente. Cuando Faraday tocó el extremo del tubo de ensayo donde estaba 
el refrigerante, encontró que estaba bastante frío. Sin embargo, aún más 
sorprendente fue el hecho de que se había producido la ebullición del líquido, aún 
sin la presencia de fuente alguna de suministro visible de calor. 
 
 
 
Figura 2.15 Evaporación y absorción del refrigerante a baja temperatura. 
Capítulo 2 
 
 Universidad Nacional Autónoma de México 26 
Cada vez que Faraday repitió el proceso, observó el mismo cambio. Lo 
novedoso consistió en el hecho de que fuera posible lograr temperaturas bajas en el 
laboratorio cualquier número de veces, sin que se alteraran los ingredientes en el 
tubo de ensayo. 
Un ciclo de refrigeración por absorción es muy similar al ciclo tradicional por 
compresiónmecánica de vapor, la diferencia está en que el compresor es sustituido 
por un generador, un absorbedor y una bomba. En la figura 2.16 se puede apreciar 
como está conformado un ciclo básico de refrigeración por absorción 
 
 
Figura 2.16 Ciclo básico de refrigeración por absorción. 
 
 
Los componentes de un ciclo básico de absorción son los siguientes: 
 
• Generador: Es la parte del sistema en la cual la solución recibe calor de una 
fuente de alta temperatura, con lo cual se evapora en primera instancia el 
refrigerante. El vapor producido se lleva al condensador. 
• Condensador: En esta parte del sistema se elimina calor por intercambio entre 
el calor latente de licuefacción del refrigerante a alta presión y temperatura 
que viene del generador, con el aire exterior o con agua fría. El refrigerante 
licuado se deposita en el fondo del recipiente. 
• Válvula de Expansión: Permite que baje la presión del líquido y produce una 
mezcla de líquido y vapor a baja temperatura y presión. 
• Evaporador: En este dispositivo el refrigerante hierve absorbiendo calor del 
espacio a refrigerar. 
• Absorbedor: Este dispositivo permite la mezcla del vapor de refrigerante 
proveniente del evaporador con la solución diluida que llega del generador 
para hacer que la concentración aumente liberando calor de la solución. Este 
calor debe liberarse al ambiente. 
• Bomba: Se usa para elevar la presión de la solución concentrada y llevarla al 
generador. 
 
 
 
 Tecnologías solares y sistemas térmicos para refrigeración 
Universidad Nacional Autónoma de México 27 
Las mezclas de trabajo en los sistemas de absorción pueden ser: 
 
Amoniaco (NH 3)/agua (H2O), en el cual el refrigerante es el amoniaco y el 
absorbente es el agua. Se caracteriza por no ser dañina al ambiente y puede trabajar 
a temperaturas de -60ºC, sus propiedades de transferencia de calor y masa son 
aptas para la aplicación frigorífica y su costo es muy bajo; sin embargo las presiones 
a las que trabaja son relativamente altas. Debido a que el NH3 y el H2O son volátiles, 
se requiere un rectificador para evitar el paso del agua cuando se evapora el 
amoniaco. Otras desventajas son la toxicidad a altas concentraciones y la acción 
corrosiva hacia el cobre y aleaciones de cobre. 
Agua (H 2O)/bromuro de litio (LiBr) , en donde el refrigerante es el agua y el 
absorbente el bromuro de litio. La característica principal es que el refrigerante tiene 
una alta capacidad frigorífica, la solución de bromuro de litio no requiere rectificación 
por no ser volátil, no es toxica, ni inflamable. Sin embargo, el agua como refrigerante 
limita la aplicación de baja temperatura a 0ºC, el sistema debe ser operado bajo 
condiciones de vacío. En altas concentraciones la solución puede cristalizarse, al 
igual que ser corrosivo a algunos metales y caro. 
Amoniaco (NH 3)/nitrato de litio (LiNO 3), en donde el refrigerante es el 
amoniaco y el absorbente el nitrato de litio. El refrigerante tiene una alta capacidad 
calorífica, no se requiere rectificación, no es dañino al ambiente y es posible poder 
alcanzas temperaturas más bajas que con amoniaco-agua. Sin embargo no posee 
buenas propiedades de transferencia de calor y masa, puede llegar a cristalizarse a 
bajas concentraciones, es corrosiva al estar en contacto con el aire y el costo del 
LiNO3 es relativamente alto. (Llamas, 2007) 
 
 
2.2.2 Adsorción 
 
 Adsorción es el fenómeno general resultando de la interacción entre un sólido 
(adsorbente) y un gas (absorbato), basado en reacciones físicas o químicas. Las 
moléculas de refrigerante son fijadas en la superficie del adsorbente por medio de 
conexiones de tipo Van der Waals. El proceso de transferencia de más del 
componente desde la masa principal del fluido a la superficie continúa hasta que se 
alcanza un estado de equilibrio, equilibrio de adsorción. 
Una maquina de refrigeración por adsorción consiste generalmente de un 
generador, un condensador, una válvula reguladora de presión y un evaporador. El 
generador consiste de una placa solar conteniendo el adsorbente, el cual es 
calentado por radiación solar para la desorción de refrigerante (Dieng y Wang, 2001). 
 Cuando se emplean camas absorbentes fijas, los ciclos pueden ser operados 
sin partes movibles. Pero el uso de estas camas fijas las hace silenciosas, simples 
mecánicamente, tienen alta fiabilidad y muy largo tiempo de vida útil y por otro lado, 
la operación del ciclo es intermitente. 
Carbón activado, silicagel y zeolita son los adsorbentes mayormente utilizados 
mientras que el agua, metanol (etanol) y amoniaco son los absorbatos utilizados en 
sistemas de refrigeración por adsorción. Los apropiados pares adsorbente-absorbato 
Capítulo 2 
 
 Universidad Nacional Autónoma de México 28 
son: zeolita-agua, zeolita-refrigerantes orgánicos, silicagel-agua, sal-amoniaco, 
carbón activado-metanol, metal-hidrógeno. Además de algunos otros materiales 
como el amoniaco-agua en sistemas de adsorción sólida o el agua-bromuro de litio 
en sistemas de adsorción líquida. 
 Ya que la adsorción es un proceso exotérmico, la concentración del gas 
adsorbido decrece al aumentar la temperatura a una presión dada de equilibrio. El 
calor diferencial de adsorción se define como el calor liberado a temperatura 
constante cuando se adsorbe una cantidad unitaria de vapor en una gran cantidad de 
sólido que ya contiene adsorbato. Se utiliza esta gran cantidad de sólido para que la 
concentración del adsorbato no cambie. El calor integral de adsorción en cualquier 
concentración de adsorbato sobre el sólido, se define como la entalpía de la 
combinación adsorbato-adsorbente, menos la suma de las entalpías de peso unitario 
del adsorbente sólido puro y suficiente sustancia adsorbida pura para obtener la 
concentración requerida, todo a la misma temperatura. Éstas son funciones de la 
temperatura y de la concentración del adsorbato para cualquier sistema. 
 
 
2.3 Aplicaciones de los sistemas de refrigeración por absorción 
 
 Basado en la demanda de temperatura de enfriamiento, las aplicaciones para 
los sistemas de absorción pueden ser clasificadas en tres categorías: aire 
acondicionado (8-15ºC) para espacios, refrigeración (0-8ºC) para alimentos y 
almacenamiento de vacunas y congelación (<0ºC) para fabricación de hielo u otros 
procesos de congelación (Fan et. al., 2007). 
 Un sistema de aire acondicionado se utiliza para controlar la temperatura y 
humedad del interior de espacios para el confort humano. La demanda de esta 
aplicación es alta en localidades pobladas como las grandes ciudades. En la década 
de los 60s los sistemas de absorción fueron considerados para ser usados en el 
campo de aires acondicionados; los primeros experimentos a gran escala para aire 
acondicionado fueron trazados en la década de los 70s, estando instalados para el 
año de 1976 cerca de 500 sistemas de aire acondicionado en USA. Mientras que en 
Japón fueron instalados sistemas de colectores para calentamiento solar y máquinas 
de absorción. En Europa se prestó gran atención a la investigación y aplicación de 
sistemas de absorción para aire acondicionado y desde 1977 la International Energy 
Agency (IEA) colocó el programa de calentamiento y enfriamiento solar, la cual ha 
estado activa hasta nuestros días. 
Las bajas temperaturas requeridas para el almacenamiento de alimentos y 
vacunas, hacen que los sistemas de absorción también puedan ser usadas para 
estos propósitos. Estás tecnologías son atractivas debido al hecho de que pueden 
ser aplicadas en áreas rurales donde no se cuente con suministro de energía 
eléctrica. 
 Para las aplicaciones de congelación, las cuales necesitan temperaturas por 
debajo de 0ºC, pueden ser aplicados los enfriadores de absorción, de adsorción y los 
de reacción química. 
 
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2.4 Configuraciones de los ciclos de refrigeración por absorción