EVALUACIÓN DE LA VIABILIDAD DE LA IMPLEMENTACIÓN DE UN

CUARTO FRÍO MEDIANTE UN CICLO DE REFRIGERACIÓN POR

ABSORCIÓN ALIMENTADO POR RESIDUOS VEGETALES.

Proyecto de grado

por

JUAN SEBASTIAN PRADA MURILLO

Presentado a la Facultad de Ingeniería de la

Universidad de los Andes

En el cumplimiento parcial de los requisitos para el grado de

INGENIERO QUÍMICO

Julio de 2020

Departamento de Ingeniería Química

Universidad de los Andes

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EVALUACIÓN DE LA VIABILIDAD DE LA IMPLEMENTACIÓN DE UN

CUARTO FRÍO MEDIANTE UN CICLO DE REFRIGERACIÓN POR

ABSORCIÓN ALIMENTADO POR RESIDUOS VEGETALES.

Proyecto de grado

por

JUAN SEBASTIAN PRADA MURILLO

Presentado a la Facultad de Ingeniería de la

Universidad de los Andes

En el cumplimiento parcial de los requisitos para el grado de

INGENIERO QUÍMICO

Aprobado por:

Asesor, Rocío Sierra Ramírez, PhD.

Julio de 2020

Departamento de Ingeniería Química

Universidad de los Andes

3

Resumen

La refrigeración es una de las áreas de mayor aplicación en la termodinámica, su

importancia a nivel social se ha reconocido desde las culturas antiguas en donde predominaba

la preservación de hielo y nieve ante la carencia de los procesos como se conocen en la

actualidad. La transferencia de calor de una región de menor temperatura a una de mayor

actualmente es uno de los fenómenos de transporte de mayor aplicabilidad, los sistemas de

aire acondicionado o los refrigeradores para la preservación de las cadenas de frío han

permitido desarrollar los diferentes tipos de ciclos y sistemas de refrigeración que se conocen

en la actualidad. En este proyecto, se evaluó la viabilidad de la implementación de un ciclo

de refrigeración por absorción alimentado por residuos vegetales para el mantenimiento de

un cuarto frío a 4ºC. Mediante el uso del software de ingeniería EES® fue posible resolver

el modelo matemático formulado para el ciclo de refrigeración por absorción, el ciclo

considera un gasto energético de 1132kWh a ser retirado del cuarto frío. Para ello, es

necesario proporcionar 102,1kW al generador mediante el aprovechamiento de residuos

vegetales. Considerando una potencia energética de 15.000kJ/kg, se estima, en una operación

de 14h, que se debe alimentar el ciclo con 25kg por hora de operación. Finalmente, la

viabilidad del ciclo recae fundamentalmente en el impacto ambiental que supone el ahorro

energético asociado al uso del cuarto frio suministrado con energía convencional.

Palabras clave: Ciclo de refrigeración por absorción, EES, requerimiento energético,

potencia del ciclo.

4

Tabla de contenidos

1. Introducción 6

2. Objetivos 8

2.1. Objetivo general 8

2.2. Objetivos específicos 8

3. Estado del arte 8

4. Modelo y metodología 10

4.1. Diseño del sistema de refrigeración 11 4.1.1. Sistema de refrigeración propuesto 11 4.1.2. Supuestos del modelo 12 4.1.3. Selección del refrigerante 12

4.2. Modelo matemático 13 4.2.1. Balances de masa 13 4.2.2. Balances de energía 13 4.2.3. Herramienta de resolución 14

5. Análisis de resultados 14

5.1. Requerimientos del cuarto frío 14

5.2. Desarrollo del modelo matemático 15

5.3. Suministro de residuos vegetales en el ciclo 18

5.4. Preámbulo económico del sistema de refrigeración 18

6. Conclusiones y trabajo futuro 19

Bibliografía 21

5

Contenido de figuras

Figura 1: Ciclo de refrigeración por absorción propuesto. 11

Contenido de gráficos

Gráfico 1: Diagrama T-xy de la mezcla agua-amoniaco a 458kPa obtenido en Aspen Plus 16

Contenido de tablas

Tabla 1: Principales parámetros en la determinación del requerimiento energético 15 Tabla 2: Detalle de las corrientes de proceso obtenido en EES® 17 Tabla 3: Reporte de las variables del proceso 18 Tabla 4: Costos asociados al consumo de energía del cuarto frío 19

6

1. Introducción

En la termodinámica, una de las áreas de mayor aplicación es la refrigeración. La

refrigeración es el proceso que describe la transferencia de calor desde una región de baja

temperatura a una de mayor temperatura [1]. La importancia de este proceso radica en la

posibilidad de viabilizar una transferencia de calor, la cual, según la segunda ley de la

termodinámica, sería imposible de realizar de manera natural. De esta manera, se ha

desarrollado una amplia variedad de aplicaciones para los procesos de refrigeración, entre

los mas conocidos, por su uso cotidiano, se puede encontrar la preservación de los alimentos

y los sistemas de aire acondicionado [2].

Considerando la importancia del proceso, históricamente se han presentado diferentes

alternativas que permiten realizar la transferencia de calor de manera exitosa. Uno de los

procesos más conocidos a lo largo de la historia es el sistema de refrigeración por absorción.

En este tipo de sistemas de refrigeración, el fluido refrigerante atraviesa las diferentes

operaciones unitarias involucradas en el proceso cíclico, transformándose, principalmente,

en la etapa de absorción gracias a la intervención de un segundo fluido el cual actúa como

absorbente para el refrigerante del sistema. Mediante la ayuda de una fuente de calor externa

el refrigerante es nuevamente incorporado en el ciclo de refrigeración para posteriormente

extraer el calor necesario y, de esta manera, realizar la transferencia de calor deseada.

La refrigeración por absorción es un proceso altamente atractivo económicamente cuando

existe una fuente de energía asequible [1]. Colombia es considerada uno de los países con

mayor potencial de expansión agrícola en el mundo y se encuentra en el top siete entre los

países latinoamericanos con mayor potencial para el desarrollo de áreas cultivables según la

FAO [3]. Entre los sectores de mayor crecimiento dentro del agro colombiano se destaca el

sector de la floricultura, el cual reporta un crecimiento similar al de la industria del café y del

banano [4]. Adicionalmente, Colombia se encuentra catalogado como el segundo mayor

exportador de flores a nivel mundial, solo detrás de los Países Bajos [5] [6], entre sus mayores

atractivos, se encuentran las rosas, pompones, claveles, hortensias y azucenas. Las

exportaciones de flores se dan principalmente a los mercados de Estados Unidos, Japón,

7

Canadá, Reino Unido y los Países Bajos, a 2019 se reportaron ventas de este sector por un

valor aproximado de $1,38 billones de USD [7].

Teniendo en cuenta el volumen del sector floricultor, la magnitud de los desechos

generados y el proceso de refrigeración al que se debe someter el producto terminado, se han

realizado estudios de viabilidad para el aprovechamiento de los residuos vegetales como

fuente de energía mediante la implementación de biodigestores [8] [9]. Partiendo de lo

anterior, el objetivo de este proyecto de grado recae en la evaluación de la implementación

de un sistema de refrigeración por absorción que aproveche los residuos vegetales como

fuente de energía externa. Para lograr una aproximación al impacto económico y ambiental

del ciclo de refrigeración a desarrollar, se utilizará el software EES en la obtención de las

propiedades termodinámicas y los cálculos matemáticos en cada una de las unidades de

proceso que intervienen en el sistema.

8

2. Objetivos

2.1. Objetivo general

Evaluar la viabilidad de la implementación de un ciclo de refrigeración por absorción

alimentado por residuos vegetales.

2.2. Objetivos específicos

• Definir el proceso de aprovechamiento de los residuos vegetales dentro de la

operación del negocio.

• Evaluar la viabilidad de la cadena de frio a implementar en el proceso de

aprovechamiento de los residuos.

3. Estado del arte

Una de las principales aplicaciones de la refrigeración se relaciona con la conservación de

los alimentos mediante la inhibición de la actividad bacteriana, dado el efecto que tienen las

bajas temperaturas sobre la rapidez de los procesos biológicos y la movilidad molecular [10].

A su vez, la amplia variedad de productos perecederos puede ser refrigerada a, inclusive, una

temperatura de congelación con el objetivo de preservarlos por un mayor periodo de tiempo

sin impactar, de manera significativa, el valor nutricional o el sabor de estos [2] [10].

Históricamente, las diferentes culturas de la antigüedad, entre las que se encuentran los

romanos, griegos, hebreos, chinos y persas, fueron participes de la recolección de hielo y

nieve para la preservación de los alimentos, especialmente durante los meses más cálidos [2]

[11]. A lo largo de la historia, mediante la implementación de diferentes sistemas de

aislamiento, se logró conservar bastante bien las cosechas de hielo y nieve hasta la

intervención de la refrigeración mecánica en el siglo XIX [10].

9

Hacia el año 1748 Willian Cullen en Escocia recrea lo que puede ser denominado el primer

proceso de refrigeración artificial mediante la evaporación al vacío del éter; sin embargo,

para esa época, el proceso no evidenció un gran impacto científico. Para 1805 el inventor

estadounidense Oliver Evans diseña el primer sistema de refrigeración por compresión. A

ellos, se suman nombres, como Michael Faraday, Jacob Perkins y John Gorrie, que

intervinieron en el avance de los procesos de refrigeración en la primera mitad del siglo XIX.

Finalmente, hacia el año 1856 Alexander Twining desarrolla y patenta lo que sería el primer

sistema de refrigeración comercial [2] [10] [11].

Desde entonces, los procesos de refrigeración han sido parte fundamental del desarrollo

de la civilización tal y como se conoce actualmente. En la actualidad, los procesos de

refrigeración tienen aplicaciones de uso cotidiano tales como el uso de las unidades de aire

acondicionado, refrigeradores, tanto de uso casero, como de uso industrial. Si bien, los

procesos inicialmente desarrollados en el siglo XIX han sufrido modificaciones tecnológicas,

el principio mediante el cual se transfiere la energía de un área de menor temperatura a una

de mayor temperatura es el mismo. De esta manera, en la búsqueda de lograr un proceso mas

eficiente, el desarrollo de nuevos fluidos refrigerantes ha desempeñado un rol clave en los

ciclos de refrigeración. Hacia el año 1928, a los ya tradicionales refrigerantes como el

amoniaco, el clorometano y el dióxido de azufre, se sumaron los clorofluorocarbonos, mejor

conocidos como los CFC. Los CFC fueron desarrollados en un intento por obtener un

refrigerante de bajo costo y baja toxicidad que desplazara el uso de los refrigerantes

tradicionales [1]; no obstante, hacia la década de 1970, la comunidad científica identifica el

impacto negativo de los CFC en el medio ambiente y el cambio climático debido al deterioro

de la capa de ozono. Estas observaciones, conllevaron a la implementación del Protocolo de

Montreal en 1987 el cual prohíbe la producción y el consumo de ODS, ozone-depleting

substances por sus siglas en inglés [12] [13], entre los cuales se encuentran los CFC.

Actualmente, la implementación del protocolo y sus consecuentes modificaciones son

catalogadas como “el acuerdo de protección ambiental mas exitoso alguna vez alcanzado

hasta la fecha” [14]. Por consiguiente, la búsqueda de un refrigerante que contara con los

beneficios de los CFC y que, además, no contara con un impacto ambiental negativo conllevo

al amplio uso de nuevos refrigerantes de diferentes características como lo son los HFC, tales

10

como el 134a y 404a así como también, con la implementación de hidrocarburos y el

amoniaco. La escogencia del refrigerante a emplear es uno de los factores más importantes

por definir en la implementación de un sistema de refrigeración cíclico, el cual, depende del

tipo de proceso y de las condiciones deseadas en la transferencia de calor.

En la actualidad, se ha desarrollado una gran variedad de métodos para llevar a cabo el

proceso de refrigeración, los mayores avances se encuentran en el desarrollo de sistemas

cíclicos que parten de la idealidad del ciclo de Carnot y posteriormente su adaptación al ciclo

de Rankine. En este último, el fluido refrigerante realiza el trabajo necesario para

posteriormente retirar el calor necesario del área refrigerada, generalmente mediante la

acción de un compresor. El ciclo de refrigeración por compresión es utilizado como principal

proceso para la transferencia de calor necesaria dada su eficiencia y relevancia histórica.

Considerando la posición del sector agrícola y especialmente el subsector floricultor en

Colombia, y teniendo en cuenta el proceso de refrigeración al que debe ser sometido el

producto terminado, se ha investigado la viabilidad de la implementación de un sistema de

refrigeración aprovechando los residuos vegetales del propio proceso mediante un

biodigestor. En la tesis de maestría desarrollada por Juan Sebastián Orjuela y Rocío Sierra

[8], se propone un sistema de refrigeración por compresión alimentado con energía

proveniente de un biodigestor que utiliza residuos vegetales. En este proyecto de

investigación, se viabiliza la implementación del cuarto de refrigeración como producto del

aprovechamiento de los desechos; al mismo tiempo, se presenta otro beneficio como la

obtención de sustrato para ser utilizado como fertilizante en la operación principal. No

obstante, teniendo en cuenta la fuente de energía externa se encuentra más atractivo evaluar

la implementación de un ciclo de absorción eliminando así el alto costo que supone el uso

del compresor requerido.

4. Modelo y metodología

Considerando el trabajo previo, y teniendo como objetivo principal el aprovechamiento

de los residuos vegetales para alimentar un ciclo de refrigeración por absorción, es necesario

11

definir un modelo adecuado que permita transmitir, de manera satisfactoria, la cantidad de

calor necesaria por medio de un refrigerante que aproveche la fuente de energía externa

providenciada. De esta manera, a continuación, se expone detalladamente el modelo y la

metodología que posteriormente permitirá determinar la viabilidad del ciclo de refrigeración

propuesto.

4.1. Diseño del sistema de refrigeración

4.1.1. Sistema de refrigeración propuesto

Figura 1: Ciclo de refrigeración por absorción propuesto.

En la Figura 1, se puede evidenciar el sistema de refrigeración por absorción propuesto

para la implementación del cuarto frio que aproveche la energía dispuesta mediante los

residuos vegetales. En el sistema anterior, se destacan cuatro etapas principales:

• Etapa absorción: esta etapa presenta como principal equipo el absorbedor donde se

produce la absorción del refrigerante escogido en su respectivo absorbedor.

Adicionalmente, esta etapa cuenta con una bomba encargada de alimentar la

solución diluida al generador encargado de aprovechar la energía de los residuos

vegetales para poner en circulación el refrigerante en las siguientes etapas.

Posteriormente, considerando la presencia del fluido que hace de absorbedor en la

corriente 4, es necesario hacer uso de un rectificador para garantizar el avance

12

exclusivo del refrigerante. Por otro lado, en (5) se descarta una corriente de

recirculación concentrada que posteriormente se incorpora al absorbedor.

• Etapa condensación: esta etapa presenta un condensador encargado de realizar el

cambio de fase del fluido refrigerante pasando de una fase gaseosa a una líquida

mediante un proceso isobárico.

• Etapa de expansión: esta etapa se asocia a la válvula de expansión, en donde el fluido

refrigerante, mediante un proceso isoentálpico, disminuye significativamente su

presión.

• Etapa de evaporación: mediante la etapa de evaporación, se retira el calor deseado

al cuarto frío mediante la evaporación del fluido refrigerante.

4.1.2. Supuestos del modelo

Para la posterior resolución del sistema es necesario aclarar los supuestos que se

considerarán en el modelo matemático.

§ En primer lugar, se asume la idealidad del sistema, es decir, el punto de partida del

sistema se vincula con el ciclo de Rankine.

§ Se asume el estado estacionario sobre todo el sistema.

§ No se asumen caídas de presión por fricción.

§ Se desprecia cualquier aporte de energía potencial o cinética en los balances de

energía.

4.1.3. Selección del refrigerante

Considerando la amplia variedad de refrigerantes que actualmente se pueden encontrar en

el mercado. Encontrar un refrigerante que permita satisfacer los requerimientos del ciclo a

implementar parece ser un gran desafío; sin embargo, para este proceso se estableció el

amoniaco como el fluido refrigerante.

La selección del amoniaco como refrigerante recae sobre su bajo costo y gran aceptación

en los procesos de refrigeración por absorción. Es necesario destacar que el amoniaco es una

sustancia tóxica y, por ende, su manipulación, a priori, representa un riesgo laboral; no

13

obstante, cualquier fuga del refrigerante es fácilmente perceptible y no representa ninguna

amenaza para el medio ambiente.

4.2. Modelo matemático

4.2.1. Balances de masa

El punto de partida en la determinación de la viabilidad de la implementación del ciclo de

refrigeración planteado recae en los balances de masa para todas las unidades del proceso,

para ello, se plantea como ecuación general:

!"𝑚!"!

$!#

= !"𝑚!"!

$$%&

, ∀𝑗 ∈ 𝐸

Adicionalmente, se presenta el siguiente balance de masa considerando la concentración

de la sustancia:

!"𝑚!"!

∗ 𝑍!"$!#

= !"𝑚!"!

∗ 𝑍!"$$%&

, ∀𝑗 ∈ 𝐸

4.2.2. Balances de energía

De manera análoga, el balance de energía se presenta de forma general para cada una de

las unidades del proceso:

!𝑄'̇ +𝑊'̇ +"𝑚!"!

∗ 2ℎ!" +𝑉(

2 + 𝑔𝑧8$!#

= !𝑄'̇ + 𝑊'̇ +"𝑚!"!

∗ 2ℎ!" +𝑉(

2 + 𝑔𝑧8$$%&

Considerando los supuestos previamente mencionados, la ecuación de balance de energía

que rige para todas las unidades del proceso se presenta de la siguiente manera:

!𝑄'̇ +𝑊'̇ +"𝑚!"!

∗ ℎ!"$!#

= !𝑄'̇ + 𝑊'̇ +"𝑚!"!

∗ ℎ!"$$%&

, ∀𝑗 ∈ 𝐸

14

4.2.3. Herramienta de resolución

Para el desarrollo del modelo matemático, se utilizó el software de ingeniería EES® el

cual se caracteriza por su alta precisión en el manejo de propiedades termodinámicas a la

hora de resolver los diferentes sistemas de ecuaciones [15]. Para la resolución del modelo

matemático asociado al sistema de refrigeración planteado, se emplearon tres diferentes

sustancias para el análisis de propiedades termodinámicas: agua, amoniaco junto con el

paquete NH3H2O de la librería del programa. Adicionalmente, se evaluaron, de manera

simultánea, las 12 corrientes del proceso planteado previamente.

5. Análisis de resultados

Para determinar el requerimiento de residuos vegetales en la operación del ciclo de

refrigeración planteado, es necesario resaltar como punto de partida el calor necesario a

extraer en el cuarto frio. Posteriormente, con la resolución del modelo matemático es posible

encontrar el calor necesario a ser suministrado en el generador. Finalmente, haciendo uso del

potencial calorífico de los residuos vegetales de la industria floricultora, es posible

determinar el suministro necesario para mantener las condiciones del cuarto frio. A

continuación, se presenta el detalle de la operación del ciclo de refrigeración por absorción

planteado.

5.1. Requerimientos del cuarto frío

Como punto de partida, es necesario destacar el trabajo realizado por Juan Sebastián

Orjuela y Rocío Sierra [8] en la obtención del requerimiento energético para la operación de

un cuarto frío a 4ºC. En la evaluación realizada, se implementaron diferentes parámetros para

la valoración energética, en la Tabla 1 se encuentran los principales parámetros que se usaron

para la medición del requerimiento energético.

15

Tabla 1: Principales parámetros en la determinación del requerimiento energético

Parámetro Valor Unidades

Base 15 m

Profundidad 100 m

Altura 2 m

U 0,28 W/m2*K

Empleados 55 -

Lámparas 150 -

Ventiladores 40 -

De esta manera, la evaluación realizada fija el requerimiento energético en 1132kWh/día

considerando el intercambio de calor entre el interior del cuarto y sus alrededores, así como

también, el calor producido por la operación. De esta manera, considerando una jornada de

trabajo de 14 horas, asumiendo un 20% de margen de error, el calor necesario a retirar en la

operación del ciclo de refrigeración en el evaporador es de 98,1kW.

5.2. Desarrollo del modelo matemático

Estableciendo el calor del evaporador como punto de partida, fue posible determinar el

flujo de amoniaco necesario para poder retirar el calor en su trabajo como fluido refrigerante.

No obstante, al tratarse de un ciclo de refrigeración por absorción, es necesario establecer un

segundo fluido refrigerante en la operación del proceso. Para ello, se considera el equilibrio

químico presente en el sistema, por medio del software de ingeniería Aspen Plus®, fue

posible determinar la relación existente entre los dos fluidos a las condiciones de operación

del absorbedor. A continuación, se encuentra el diagrama T-xy que describe el equilibrio

existente.

16

Gráfico 1: Diagrama T-xy de la mezcla agua-amoniaco a 458kPa obtenido en Aspen Plus®

Considerando una operación en el absorbedor a 40ºC para la corriente de salida 1, es de

carácter obligatorio considerar una concentración másica de z1=0,25 de amoniaco en la fase

líquida, la cual es necesaria para el posterior bombeo del fluido que se incorporará

posteriormente en el generador del proceso.

Una vez el fluido es incorporado al generador, se incorpora la energía proveniente de la

quema de los residuos vegetales en el proceso. Esto con el objetivo de recircular el amoniaco

en las posteriores fases del ciclo de absorción. Una vez considerado el equilibrio químico

entre las sustancias y sumando los balances de masa y de energía planteados, por medio del

software EES® fue posible resolver el modelo matemático planteado. En la Tabla 2, se puede

encontrar el detalle de cada una de las corrientes del ciclo:

17

Tabla 2: Detalle de las corrientes de proceso obtenido en EES®

Corriente P [kPa] T [ºC] m [kg/s] h [kJ/kg] z

1 458 40 0,4047 7,141 25%

2 1538 41,52 0,4047 14,55 25%

3 1538 38,33 0,4047 1 25%

4 1538 123,2 0,1182 1382 77,17%

5 1538 154 0,3135 -149,6 3,18%

6 1538 41,52 0,3135 -132,1 3,18%

7 458 41,02 0,3135 -132,1 3,18%

8 1538 123,2 0,02698 518,4 0%

9 1538 39,6 0,09122 1637 100%

10 1538 39,6 0,09122 388,6 100%

11 458 1,726 0,09122 388,6 100%

12 458 1,726 0,09122 1464 100%

Es posible determinar la influencia del generador al evidenciar el aumento en la

concentración en la salida del generador en la corriente 4. Para esto, entre las corrientes 1 y

7 se evidencia un flujo mucho mayor al flujo reportado en las corrientes 9-12, resaltando así,

la incorporación del agua como absorbedor. Es necesario resaltar el aumento del flujo másico

como consecuencia de la sustitución del compresor por la operación de absorción.

En conjunto con las ecuaciones, previamente presentadas en el literal 4.2, fue necesario

incorporar relaciones de reflujo para la zona de baja presión en el absorbedor, así como

también en la zona de alta presión en el proceso asociado al generador y al rectificador del

sistema. De esta manera, las relaciones incorporadas son las siguientes:

𝜆 =𝑚)

𝑚*(=

𝜉)𝜉) − 𝜉*

=1 − 𝑧)𝑧) + 𝑧*

En donde 𝜉! representa la concentración de agua en la corriente i. y (1 − 𝑧!) = 𝜉!.

18

𝑓 =𝑧+ − 𝑧,𝑧- − 𝑧,

Afectando así, el calor del generador de la siguiente manera:

𝑄./# = 𝑚0 ∗ @ℎ0 − ℎ, + 𝑓 ∗ (ℎ, − ℎ-)A

De esta manera, la relación de concentración entre las salidas del generador afecta el calor

de la operación del equipo. Consolidando los parámetros del modelo junto a las corrientes

del ciclo, en la Tabla 3 se muestra el reporte de las variables del proceso.

Tabla 3: Reporte de las variables del proceso

Variable Valor Unidades

f 4,4 -

ƛ 3,4 -

Qevaporador 98,1 kW

Qcondensador 113,9 kW

Qabsorbedor 89,26 kW

Qgenerador 102,1 kW

5.3. Suministro de residuos vegetales en el ciclo

Una vez desarrollado el modelo matemático, fue posible determinar el calor necesario en

el generador para sostener el cuarto frio del proceso. Matemáticamente, se afirma que el calor

necesario a incorporar en el generador es de 102,1kW. De esta manera, considerando un

potencial calorífico promedio de 15.000kJ/kg para este tipo de residuo vegetal, es posible

determinar que se deben suministrar aproximadamente 25kg de residuos por hora de

operación.

5.4. Preámbulo económico del sistema de refrigeración

Teniendo en cuenta el consumo de 98,1kW del cuarto frío, para una unidad no residencial,

el servicio de energía por la empresa Enel-Codensa se reporta un precio de $499/kWh [16]

19

Tabla 4: Costos asociados al consumo de energía del cuarto frío

Variable Valor Unidades Consumo cuarto frío 98,1 kW Consumo kWh 2354,4 kWh Valor kWh $ 499 $/kWh Precio mensual $ 1.174.846 COP

El valor asociado al consumo del cuarto frío supone un ahorro mensual de $1.2M COP.

Sin embargo, la implementación del ciclo, si bien, asume el gasto energético del evaporador,

la migración a este nuevo ciclo también supone el gasto energético asociado al absorbedor,

que presenta un valor de 89,26kW.

Adicionalmente, es necesario hacer mención al CAPEX que se debería asociar a la

implementación del nuevo sistema de refrigeración, como costo diferencial a la operación

del negocio actualmente.

6. Conclusiones y trabajo futuro

Una vez analizados los resultados arrojados para el ciclo de refrigeración por absorción,

es posible evidenciar el impacto positivo en la implementación del proyecto. En primer lugar,

considerando la operación actual del negocio, el ciclo de refrigeración por absorción permite

garantizar la refrigeración del cuarto frio a 4ºC permitiendo continuar con la operación del

negocio. Haciendo un énfasis en la viabilidad económica del proyecto, el ajuste de la

operación al nuevo ciclo garantizaría un ahorro en los costos operacionales del negocio dado

que el sistema abastecería de manera autónoma la energía del cuarto frío. Sin embargo, se

considera pertinente realizar una valoración económica mas precisa para concluir acerca de

la viabilidad del proyecto. Para esta evaluación económica sería indispensable realizar un

diseño de planta más especifico en donde se evidencie de manera detallada las

especificaciones de los equipos y de esta manera, tener una valoración asertiva del CAPEX,

del rendimiento de los equipos y su OPEX asociado.

20

En segundo lugar, el impacto ambiental debe ser considerado como un factor fundamental

en la evaluación de la implementación del modelo. El sistema planteado fomenta el uso de

energías limpias bajo dos circunstancias. En primera instancia, el sistema se puede describir

como autosuficiente dado que la alimentación de la energía en el generador se da por medio

de los propios desechos de la operación floricultora. De esta manera, no solo se garantiza el

uso de una fuente de energía verde, si no también, se asume el manejo apropiado de los

desechos y de los residuos propios de la operación. De manera análoga, se debe hacer

mención al amoniaco como fluido refrigerante escogido para el proceso, el amoniaco, como

se explicó previamente, es una sustancia, que si bien es tóxica, su fuga es fácilmente

perceptible y no representaría peligro alguno para el medio ambiente, por ende, nuevamente

se resalta la viabilidad del proyecto en términos ambientales.

Finalmente, sumado al diseño de planta detallado para obtener una valoración mas

asertiva, una evaluación de diferentes escenarios económicos podría dar robustez al ejercicio.

A priori, considerar variaciones en los precios de la energía, considerar los residuos vegetales

como una materia prima de coste diferente a cero podrían ser un punto de partida en la

generación y evaluación de escenarios. Así mismo, considerar el modelo como no ideal e

incluir las eficiencias de los equipos, la inclusión de las perdidas por fricción a lo largo del

sistema y la eliminación de los supuestos en este ejercicio sería de gran aporte para el

mejoramiento de este proyecto en cualquier trabajo a futuro.

21

Bibliografía

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