¿Cómo enfriar con energía solar?

Investigadores del Instituto Tecnológico de Culiacán desarrollan un sistema de aire acondicionado que funciona con ayuda del Sol

Agencia Informativa Conacyt

Investigadores y alumnos del Instituto Tecnológico de Culiacán (ITC) desarrolla un sistema de aire acondicionado solar, en conjunto con el Instituto de Energías Renovables de la Universidad Nacional Autónoma de México (UNAM), con apoyo de la Secretaría de Energía (Sener) y el Consejo Nacional de Ciencia y Tecnología (Conacyt).

Consiste en un sistema de refrigeración conformado por colectores solares. Estos se ubican en una superficie de alrededor de 48 metros cuadrados, dentro del ITC. Trabaja con agua a temperatura entre 90 y 100 grados Celsius y una mezcla de nitrato de litio y amoniaco, con lo que se enfría una habitación.

Ricardo Domínguez Rodríguez, catedrático docente del área de Metal-mecánica del Tec de Culiacán, dio a conocer que el proyecto surgió a través del trabajo de egresados del Tec y la relación profesional que lograron con el director del proyecto, el doctor Wilfrido Rivera Gómez, del Instituto de Energías Renovables de la UNAM, donde los sinaloenses realizan el posgrado.

El investigador explicó que se firmó un convenio entre ambas instituciones para desarrollar el Sistema de aire solar para zonas costeras de México. El requisito principal era registrar climas extremos durante el verano. Según el Servicio Meteorológico Nacional, durante esa temporada Culiacán supera los 45 grados Celsius.

“Había diferentes instituciones que buscaban ser sede, afortunadamente logramos que fuera aquí en el Tecnológico. Se logró con base, primero, en el recurso humano, por egresados del Tec, además de las facilidades que la institución dio para ello, así como las condiciones climatológicas adecuadas en una zona costera”, contó en entrevista a la Agencia Informativa del Conacyt.

El principal objetivo, señaló Domínguez Rodríguez, es la reducción del consumo de energía. “Los sistemas convencionales utilizan cien por ciento energía eléctrica: un minisplit o un refrigerador. Con este sistema, la principal fuente de energía es la térmica, proveniente de los colectores. Esta energía térmica podría también venir de otras fuentes, por ejemplo, un calor desecho de la industria, y eso abarataría más los costos”, explicó.

EL PROYECTO

Pedro Arturo Guillermo de Jesús Soto Parra y Luis Alberto Domínguez Inzunza son egresados del Tec de Culiacán, actualmente estudian el doctorado en el Instituto de Energías Renovables y son el vínculo entre ambas instituciones.

Domínguez Inzunza explicó que el proyecto consiste en una planta demostrativa de un sistema de aire acondicionado solar que incorpora paneles fotovoltaicos. “El principal beneficio que se plantea es la reducción del consumo de energía eléctrica para las familias. La factura eléctrica no sería tan elevada como lo es actualmente ante la demanda del uso de aparatos como minisplit. Otro beneficio es que los refrigerantes que se utilizan son amigables con el medio ambiente, lo que ayudaría a reducir el efecto invernadero y el cambio climático”.

Además, añadió, tanto los paneles solares como el sistema de refrigeración es tecnología 100 por ciento desarrollada en México, dentro del Instituto de Energías Renovables.

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SISTEMA ÚNICO EN EL PAÍS

El proyecto debía ser visible, señaló el doctor Ricardo Domínguez Rodríguez, debido a que se trata de un prototipo único en el país. “Lo que se quería es que se tuviera fácil acceso, que fuera visible, y obviamente reuniera las condiciones técnicas de radiación solar: que no hubiera mucha sombra, que hubiera agua, el espacio suficiente en metros cuadrados. Finalmente, se escogió un lugar y a partir de ahí nace el proyecto”, recordó.

Durante el año pasado se realizaron los trabajos de generación de obra civil, dimensionamiento, requerimientos energéticos y de agua, y requerimientos de los paneles. “Los estudiantes del doctorado fueron los líderes de la instalación del proyecto. Ellos especificaron la cantidad de agua o las condiciones necesarias para la energía”, comentó.

El sistema fue inaugurado recientemente en el Tecnológico de Culiacán, con recursos de Sener y Conacyt, y otra parte de la institución para la habilitación del terreno, infraestructura, habilitación de una caseta donde sería instalado el equipo, así como la instrumentación y un área para el monitoreo de temperaturas.

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REFRIGERACIÓN DE ALIMENTOS

El sistema es probado actualmente para funcionamiento como acondicionamiento de ambientes. Según los expertos, uno de los beneficios del trabajo con nitrato de litio-amoniaco es que hace posible la refrigeración de alimentos por debajo de los cero grados Celsius.

El equipo, los colectores y el absorbedor del sistema de refrigeración fueron creados en Temixco, Morelos, donde se encuentra el Instituto de Energías Renovables.

El estudiante de doctorado Pedro Arturo Guillermo de Jesús Soto Parra trabaja además en el desarrollo de un sistema similar, pero que, a diferencia del sistema solar, este es enfriado por aire. Este equipo también será instalado en el Instituto Tecnológico de Culiacán.

“La idea es que en cinco o seis años se tenga algo fijo, definido y comenzar la comercialización del sistema, esa es la meta. La idea es conocer el sistema, entender los fenómenos termodinámicos, físicos, químicos y de transferencia de masa, para que ellos (los estudiantes de posgrado) puedan encontrar la magnitud de cada variable que permita eficientar lo máximo posible el equipo. Que el día de hoy lo que se hace es monitorear la concentración del fluido, la presión y temperatura; se cambian esas magnitudes y se ve la curva de eficiencia y lo que funciona y lo que no. Como todo prototipo, este es mejorable”, indicó.

El director del proyecto, añadió, busca la patente del sistema, y una vez que se logre se explotará la tecnología, a fin de hacerlo más compacto. “Lo que buscamos es involucrar al personal académico del Tecnológico en el área de control para que ayude a hacerlo de forma más automatizada, con sensores, tal vez, o el área de Sistemas con un software. Es un proyecto multifuncional que ataca muchas áreas, por eso es de tanto interés para la institución. Se pueden involucrar muchas personas de diferentes áreas con la idea de lograr un mejor producto que en tres o cuatro años pueda ser comercial”, dijo.

A medida de que se tenga más dominio de esta tecnología, añadió, esperan que se pueda compactar, automatizar y utilizarlo como herramienta poderosa para beneficio de las familias en los hogares y para la industria.

“Esperamos que para la sociedad sinaloense sea una posibilidad tener un confort climático a mucho menor costo. A la industria permitirá procesar alimentos; o en la horticultura, para el tratamiento de los productos. Creemos que una vez dominada, entendidos todos los fenómenos, pueda ser una herramienta poderosa que minimice los consumos de energía, que ayude a reducir la emisión de contaminantes, que ayude en el bolsillo de las personas y en ese sentido creemos que hay mucho potencial”, dijo el estudiante de posgrado.

Otro factor, agregó, es que la industria tiene mucho calor de desecho, tales como gases de combustión. “En vez de meter otro proceso que les cueste dinero, se puede utilizar para suministrar esa energía térmica al sistema. Ese suministro de energía sería gratis para la empresa. Sería algo que, en vez de desecharlo al ambiente en un proceso aparte, lo introduciría al sistema y ahí se produciría el frío. Es un beneficio que puede explotarse en gran medida dentro de la industria”, dijo.

Actualmente, el proyecto involucra a docentes y estudiantes de las carreras de ingeniería mecánica, mecatrónica y electrónica; en las aplicaciones de generación de conocimientos incluye las áreas de ingeniería ambiental, energías renovables y bioquímica.

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