Tema: Acumular energía congelando agua

Podría funcionar para el invento una maquina de fabricar cubitos? acumulándolos dentro del arcón?

Iniciado por jamin89

El tema de acumular calor me ronda desde hace un tiempo.
En mi caso es para dar inercia a un ACS solar. Siguiendo el planteamiento de carlos he estado mirando el uso de cera de parafina con fusion a los 54ºC, esta tiene una entalpia de unas 50cal/g, es decir, cada Kg de cera al cambiar de fase calienta 50ºC un litro de agua.
Otra ventaja de ello es que permite acumular el calor a menos temperatura, aumentando el rendimiento del colector y reduciendo perdidas de calor. El coste es reducido, para un sistema de 110Kg de cera entre 60ºC y 40ºC se obtienen 8.2Kwh o 7056Kcal, el coste es inferior a los 400€. En este caso seria similar el uso de un acumulador de agua de 350l, la verdad es que a no ser que aumente el tamaño la cera ronda los 330€/100Kg y resulta un coste importante.

Un saludo.

Había leído que las centrales termo-solares utilizan sales, fundiéndolas a 600-800ºC, para luego recuperar el calor. Pero lo de la cera es la primera vez. Me parece un idea estupenda, que también podría servir para la aerotermia.

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Iniciado por rosmari51

Podría funcionar para el invento una maquina de fabricar cubitos? acumulándolos dentro del arcón?

En principio, sí. Pero como para aprovechar el calor latente del hielo necesitas que esos cubitos se fundan ¿que haces una vez convertidos en agua? tienes que sacar ese agua "a mano", echarla a la máquina de cubitos y vuelta a repetir.

A no ser que te inventes algún sistema automático para que los cubitos caigan a un arcón, y con una pequeña bombita bombear el agua a la máquina de cubitos para repetir el ciclo.

había leido en alguna parte hace años, que en el lab a forma de pirámide del cnr en el everest, habían creado un sistema Trompe con la pared formada de cubos de plastico con dentro parafina. Durante el día el sol calentaba la cera, y de noche proporcionaba el calor al resto de las habitaciones.
tan disparatata no es la idea

Retomo el hilo para decir que el sistema de acumulación de frío ya está operativo 100%. He instalado fancoils en habitación, con su termostato de ambiente correspondiente (de momento 1 sola habitación, pero en pocos días lo haré en otras 2).

El sistema funciona como un tiro, la habitación se enfría de muerte. Una caña. Al circular agua a muy baja temperatura (sobre los -2ºC), la potencia del fancoil es mayor que la que indica el fabricante, incluso he tenido que reducir la velocidad de las turbinas porque era excesivo el aire frío que echaba.

El arcón lleno de botellas de agua funciona de día, congelando unas 60 botellas de 1,5 litros. La mezcla agua+etanol trabaja a unos -6ºC máximo. A partir de ahí empieza a congelarse el serpentín de frío. Pero a esa temperatura las botellas ya se congelan. Les cuesta, pero al final se consigue el hielo.

La eficiencia del equipo no es que sea muy buena, he calculado que estará en torno a 1,5, pero es lo que hay. No puedo sacar más eficiencia con unos equipos que no son los más adecuados para la función que hacen, pero como la energía consumida es "gratis", pues como que me da casi igual la eficiencia.

Iniciado por carlos6025

Retomo el hilo para decir que el sistema de acumulación de frío ya está operativo 100% ...

Enhorabuena, carlos6025!

He leido este hilo y tanto la idea como la realización me parecen geniales. No se me había ocurrido nunca, y eso, que soy físico. Muy bien por tu parte y muy mal por la mía.
Como a mí no me sobran tantos kW al mediodia, me conformo con activar el AA (al que odio, en un principio) en estas horas punta. En nuestra casa no hace tanta calor, por lo que se duerme bien la noche (quitando los 2 o 3 dias de extrema calor).
Por eso, y por falta de espacio en la casa, no voy a copiar tu idea, pero me encanta.
Que tengas mucho éxito con tu invento.

Un saludo
Niki (el_cobarde)

Enhorabuena por mi parte también!!

tienes más fotos?

He colgado tu invento en mi foro italiano para que puedan replicarlo.
Batterie di ghiaccio Fai da te - Fai da te & OffGrid

ciao
MaX

Iniciado por el_cobarde

Enhorabuena, carlos6025!

He leido este hilo y tanto la idea como la realización me parecen geniales. No se me había ocurrido nunca, y eso, que soy físico. Muy bien por tu parte y muy mal por la mía.
Como a mí no me sobran tantos kW al mediodia, me conformo con activar el AA (al que odio, en un principio) en estas horas punta. En nuestra casa no hace tanta calor, por lo que se duerme bien la noche (quitando los 2 o 3 dias de extrema calor).
Por eso, y por falta de espacio en la casa, no voy a copiar tu idea, pero me encanta.
Que tengas mucho éxito con tu invento.

Un saludo
Niki (el_cobarde)

A decir verdad, en mi casa tampoco es que haga muchísima falta poner en marcha los aires acondicionados por la noche. Llevo 15 años viviendo así y no me he muerto de calor. Como tu dices, algunas noches de julio y agosto si que son verdaderamente necesarias, aparte de que en casa somos "demasiado caluroso" creo yo
Pero como de todas formas tenía que instalar equipos de AA en otras habitaciones para utilizarlos durante el día, la decisión era, o gastarme la pasta en unos splits nuevos, con su correspondiente instalación, o poner fancoils con este sistema de almacenamiento de frío. Y me decidí por la segunda opción. Además, al utilizar elementos de segunda mano y otros que he podido recuperar de desgüace, hasta me ha resultado bastante más económico. La instalación de los tubos, agujeros en la pared, falso techo y demás, si que ha sido más complicada.
Y sobre todo, que las baterías no se enteran, ya que ni por la noche ni por el día se descargan por culpa de los AA. Con splits tendría que haber cambiado las baterías, aumentando su capacidad.


Y hablando de la parte más técnica, y aprovechándome de tu condición de físico, a ver si me puedes ayudar con el tema de las temperaturas de congelación. Te explico:
- La botellas de agua que tengo en el arcón son las que realmente almacenan la energía del frío, congelándose y descongelándose, para aprovechar el calor latente del hielo.
Lo normal es que ese agua se congele a 0ºC, pero debido al tema de la nucleación y el super-enfriamiento, no se congelan hasta los -4, -5 o -6ºC en mi caso. Incluso he notado que algunas botellas no llegan a congelarse (no tengo ni idea de porque unas si y otras no, estando todas en el mismo sitio, unas al lado de otras).

El equipo moto-compresor que genera el frío tiene una eficiencia que depende de las diferencias de temperatura entre el foco frío y el foco caliente. Para poder congelar el agua de las botellas necesito que trabaje a una temperatura del foco frío de -6ºC como poco.
Si pudiese hacer que la temperatura de trabajo del foco frío fuese de -1, -2ºC, (y así poder congelar el agua) ganaría bastante eficiencia total del equipo.
Tengo entendido que para iniciarse el proceso de nucleación del hielo a una temperatura cercana a los 0ºC se puede utilizar yoduro de plata. Pero yo no tengo yoduro de plata, además de que debe ser caro.

La pregunta es muy sencilla:
- ¿Que sustancia barata y fácilmente asequible podría echarle al agua de las botellas para que la temperatura de inicio de la nucleación fuese 0ºC o muy cercana?


gracias

Iniciado por carlos6025

... aprovechándome de tu condición de físico, a ver si me puedes ayudar con el tema de las temperaturas de congelación.

Hola Carlos

Bueno, soy físico nuclear, no del estado sólido. Pero si entiendo tu pregunta. Sacándomelo de la manga, tampoco sé ningun aditivo específico para acelerar el cambio de fase. Pero posiblemente sí te pueda ayudar.
El problema que tienes será el super enfriamiento, como ya has mencionado. En el vídeo se ve muy bien. Es que al agua limpia le faltan gérmenes de cristalización. Como has visto en el vídeo, con algo de movimiento o golpes contra la botella empieza la cristalización. Haz la prueba: Saca una de las botellas con el agua superfría (líquida) del arcón y agítala. El agua líquida debería convertirse en hielo cristalino - que es lo que quieres.
Para evitar el super enfriamiento mientras baja la temperatura dentro del arcón conozco dos métodos:
Una es la ya mencionada, movimiento y golpes. Ésta sería un poco dificil de realizar, estando las botellas en el arcón.
La otra es añadir gérmenes de cristalización al agua (lo que hace el yoduro de plata). Pero no tiene que ser yoduro de plata, qualquier tipo de partículas pequeñas en el agua sirven. Es decir: Agua limpia no se congela, agua un poco sucia si. Métele una cucharita de granos finos a algunas botellas para probar, a ver si tengo razón. Podrías probarlo con café molido, o posiblemente tengas una idea mejor. Arena, por ejemplo, suele tener granos demasiado gruesos. Pero arena molida fina debería ir bien.
Cuidado: No metas ninguna sal! Las sales (NaCl y otras) bajan la temperatura de congelación.

... no tengo ni idea de porque unas si y otras no, estando todas en el mismo sitio, unas al lado de otras.

Supongo que las que se congelan, tendrán alguna impureza en el agua o el interior de la botella rayado; mientras las que no se congelan tendrán el agua muy limpia y la superficie interna de la botella muy lisa (faltan gérmenes de cristalización).

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Editado:

Me ha venido otra idea para mover automáticamenta todo el arcón y con él las botellas de agua: Quizá podrías aprovechar el torque de arranque del compresor para tal fin.
Supongo que tu arcón tiene 4 patas, sobre las que se apoya. Pues si haces una de estas patas más corta, estará apoyado sobre solo tres patas y "bailará". Algo que normalmente se intenta evitar. Pero en esta caso podría ser muy útil: Cada vez que arranca el compresor, todo el arcón se moverá. Mucho? Poco? Lo suficiente?
Posiblemente esta sacudida baste para que todas las botellas se congelen. No lo sabemos, pero vale la pena probarlo.

Gracias EL_COBARDE.

Ya he probado varias veces lo de agitar una botella con el agua super enfriada, es muy curioso la cristalización. A mis hijos les encanta verlo.

Lo del movimiento o golpes...lo veo complicado. El arcón lleno pesará unos 200 kilos como para ponerlo a vibrar

Lo de la arena ya lo probé en su día. Pero creo que era demasiado gruesa. Por lo que he leído, el tamaño de las estructuras cristalinas del hielo y del germen deben ser muy parecidas. Probaré con arena muy fina.

El agua de las botellas es la misma en todas, agua corriente del grifo. Pero es cierto que todos los envases no son iguales, por lo que pudiera ser lo que dices de la superficie interna.

Has visto mi idea de las tres patas? Posiblemente funciona ...

Iniciado por mi mismo

Me ha venido otra idea para mover automáticamenta todo el arcón y con él las botellas de agua: Quizá podrías aprovechar el torque de arranque del compresor para tal fin.
Supongo que tu arcón tiene 4 patas, sobre las que se apoya. Pues si haces una de estas patas más corta, estará apoyado sobre solo tres patas y "bailará". Algo que normalmente se intenta evitar. Pero en esta caso podría ser muy útil: Cada vez que arranca el compresor, todo el arcón se moverá. Mucho? Poco? Lo suficiente?
Posiblemente esta sacudida baste para que todas las botellas se congelen. No lo sabemos, pero vale la pena probarlo.

Iniciado por el_cobarde

Editado:

Me ha venido otra idea para mover automáticamenta todo el arcón y con él las botellas de agua: Quizá podrías aprovechar el torque de arranque del compresor para tal fin.
Supongo que tu arcón tiene 4 patas, sobre las que se apoya. Pues si haces una de estas patas más corta, estará apoyado sobre solo tres patas y "bailará". Algo que normalmente se intenta evitar. Pero en esta caso podría ser muy útil: Cada vez que arranca el compresor, todo el arcón se moverá. Mucho? Poco? Lo suficiente?
Posiblemente esta sacudida baste para que todas las botellas se congelen. No lo sabemos, pero vale la pena probarlo.

Es que el arcón está independiente del compresor. Aunque están cerca uno de otro (2m), el arcón está apoyado en el suelo y el compresor está colgado a la pared con unas escuadras/soportes.

De todas formas, ¿crees que una simple sacudida al arcón podría empezar el nucleación? yo es que lo veo muy poco movimiento...no se

Veamos…… las sales en el agua retardan su congelación, cuanto más pura mejor, agua destilada mejor que agua del grifo, que es cara, aquí un brico consejo para abaratar el tema.
https://www.youtube.com/watch?v=QjpBYcr4ycg

un saludo, "me encanta que los planes salgan bien"

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Otra cosa, las botellas de agua deben de tener “cero” aire, pues la presión impide su congelación, el proceso lo puedes ver en las cervezas 0.0 o en los refrescos gaseosos como la Coca-Cola

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Si quieres que la cosa se congele a temperaturas por encima de 0ºC tomas el “trapo” de limpieza de casa y un cubo con agua destilada, limpias el polvo en una casa vieja del interior, de esas que llevan abandonadas mucho tiempo, casa que este algo lejos de la costa para que el polvo carezca de sal, mano de santo.

Normalmente esas casas abandonadas tiene un dedo de polvo viejo, con una vez que pases el trapo tienes 16 litros de agua apta para el tema.
¿Qué por que lo sé?, pues porque es el agua que tengo dentro en las “pastillas azules” de la nevera portátil, si se entera mi jefa me mata.

Iniciado por carlos6025

¿crees que una simple sacudida al arcón podría empezar el nucleación?

En las prácticas de fisica (hace más de 40 años) hacíamos experimentos con agua superfría y bastaba rasgar un poco en el vaso, para que el agua se congelara. Depende de la temperatura a la que está. Si está a -15 grados, un movimiento de nada ya basta. Si está a -2 grados, necesita una sacudida (muy) fuerte.
Pero aqui se trata de evitar el "super enfriamiento" y creo, que para eso unas simples sacudidas periódicas (como las del compresor, que por mala suerte lo tienes lejos) bastarían.

Iniciado por mjrosg

... las sales en el agua retardan su congelación ...

Tienes mucha razón, ya lo habíamos dicho

Iniciado por mjrosg

... agua destilada mejor que agua del grifo, que es cara ...

Correcto, agua destilada se congela antes que agua del grifo. Un deshumificador, por ejemplo, produce agua destilada que podría servir. O esta agua osmótica que está tan de moda, tambien podría servir.

Iniciado por mjrosg

... las botellas de agua deben de tener “cero” aire, pues la presión impide su congelación

No estoy de acuerdo, mjrosg. Si no dejas algo de aire en las botellas, reventarían. Además, la presión sin aire es mucho mayor que con aire (el aire puede disminuir de volumen, el agua no). Sin aire hasta puede reventar una botella de cava - y esto es vidrio muy gordo.

Iniciado por mjrosg

... el polvo en una casa vieja del interior, de esas que llevan abandonadas mucho tiempo, casa que este algo lejos de la costa para que el polvo carezca de sal, mano de santo.

Buena idea, ese polvo puede hacer la función del yoduro de plata.

Sí, pero son botellas de plástico, hay que chafarlas un poco, mis pastillas azules las tengo sin aire y algo chafadas cuando se descongelan además de que dilatan un poco cuando están congeladas. Hombre si son de cristal si explotan, pero siendo de plástico y chafándolas para sacarle el aire, cuesta un poco de prueba y error para sacarles el aire y el chafado adecuado, y alguna botella de plástico perderá por grietas, pero una vez conseguido el punto de equilibrio.
Claro que si no quiere problemas, pues un poco de aire tampoco es malo.

Iniciado por mjrosg

Sí, pero son botellas de plástico, hay que chafarlas un poco ...

Entiendo lo que dices y tienes razón. Pero no es fácil encontrar el punto de "correctamente chafado". Y carlos6025 tiene muchas botellas. Si deja dos dedos de aire en sus botellas, es seguro y no creo que eso baje el punto de congelación.

Iniciado por mjrosg

Veamos…… las sales en el agua retardan su congelación, cuanto más pura mejor, agua destilada mejor que agua del grifo, que es cara,

Efectivamente, tienes razón. Pero al mismo tiempo, el agua "limpia" no tiene gérmenes que inicien la nucleación. En teoría, el agua destilada, en reposo, y enfriándola lentamente, podría llegar a -42ºC ¡¡SIN LLEGAR A CONGELARSE!!
Para iniciar la nucleación, el agua super enfriada debe contener cristales de un tamaño similar a los del hielo. Las sales podrían ser, pero ojo, que estén mezcladas, no disueltas. Que no es lo mismo, o eso creo yo.

"Las disoluciones en realidad son mezclas homogéneas: las proporciones relativas de solutos y solvente se mantienen en cualquier cantidad que tomemos de la disolución (por pequeña que sea la gota), y no se pueden separar por metodos sencillos. Ejemplo: Sal en agua (Haber separalo!, podrias hacerlo por evaporacion)

El termino mezcla a secas, comunmente se refiere a la mezcla heterogenea de dos o mas sustancias que se pueden separar por metodos sencillos tales como la filtracion o centrifugacion o seleccion. Ejemplo : harina en agua, canicas y piedras."

Iniciado por mjrosg

Otra cosa, las botellas de agua deben de tener “cero” aire, pues la presión impide su congelación, el proceso lo puede ver en las cervezas 0.0 o en los refrescos gaseosos como la Coca-Cola

Eso si que lo he notado. Cuando he sacado una botella con agua a -4ºC que tenía algo de aire, al momento de abrirla se ha congelado, sin sacudirla.
Pero es que otras botellas que no tienen aire no se congelan a -4ºC. Además, procuro meter las botellas aplastándolas un poco para que no cojan presión el enfriarse el agua.

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Iniciado por mjrosg

Si quieres que la cosa se congele a temperaturas por encima de 0ºC tomas el “trapo” de limpieza de casa y un cubo con agua destilada, limpias el polvo en una casa vieja del interior, de esas que llevan abandonadas mucho tiempo, casa que este algo lejos de la costa para que el polvo carezca de sal, mano de santo.

Normalmente esas casas abandonadas tiene un dedo de polvo viejo, con una vez que pases el trapo tienes 16 litros de agua apta para el tema.
¿Qué por que lo sé?, pues porque es el agua que tengo dentro en las “pastillas azules” de la nevera portátil, si se entera mi jefa me mata.

A ver a ver...

¿Dices que mezclando agua con polvo "doméstico" se puede congelar a 0ºC? eso es interesante!!! lo tengo probar.

Mi casa ya es un poco vieja, pero no tiene polvo (bueno, en algunos rincones si, jajaja, los buscaré).

En serio, voy a probarlo.

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Mejor dicho, voy a probar agua destilada mezclada con polvo "viejo"

Iniciado por carlos6025

pero ojo, que estén mezcladas, no disueltas. Que no es lo mismo, o eso creo yo.

Mezcladas: Las moléculas quedan intactas, se forman "granos" más o menos grandes, que flotan en el agua. Esta mezcla se llama "emulsión".
Disueltas: Las moléculas se disocian. Es decir, se descomponen en sus elementos. Por ejemplo, la sal común NaCl, al disolverse en agua, se disocia en Na+ y Cl-, que son iones.

Iniciado por carlos6025

Mejor dicho, voy a probar agua destilada mezclada con polvo "viejo"

Eso está bien, hazlo. No compres agua destilada, prodúcela tu mismo.
Y si no funciona, prueba con café bien molido.

Iniciado por el_cobarde

Eso está bien, hazlo. No compres agua destilada, prodúcela tu mismo.
Y si no funciona, prueba con café bien molido.

OK.
¿Y será lo mismo harina?

Probaré varias cosas muy muy finas pero que no se diluyan, a ver que ocurre.

Iniciado por carlos6025

Probaré varias cosas muy muy finas pero que no se diluyan, a ver que ocurre.

Eso es lo que te recomiendo.

El polvo, la harina y el café pueden funcionar, pero no les gusta mezclarse con el agua. Como son sustancias de poca densidad, flotan en el agua y no se mezclan. Lo mejor en este sentido sería el café, pienso.
Si consigues polvo de piedra molido muy finito, por ejemplo en un taller donde cortan marmol, sería lo ideal, creo yo. O hasta venden algo similar en un almacén de bricolaje / construcción.

Entiendo. Lo suyo es que no decanten, tiene que quedarse "flotando" en el agua. Se que venden polvo de mármol para rejuntar las juntas del terrazo cuando se realizan los trabajos de pulido.

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Cuando digo "flotando" quería decir mezclado con el agua. Que no se queden arriba flotando ni abajo decantado.

@carlos6025:

Lo has entendido perfectamente. Cuéntanos como va la cosa ...

Después de estar toda la tarde haciendo "experimentos"...mala suerte

He metido en el arcón 5 botes con estas mezclas:
- Agua destilada.
- Agua destilada + café molido.
- Agua destilada + arena muy muy fina, que se utiliza para rejuntar losetas de cerámica.
- Agua destilada + polvo doméstico, que también es finísimo.
- Agua corriente del grifo.

En todas las mezclas ha habido decantación, pero siempre han quedado muchas partículas suspendidas en al agua.

He estado controlando la temperatura de todos ellos y hasta que no han alcanzado entre -4ºC y -4,5ºC no se han empezado a congelar espontáneamente. Eso sí, con temperaturas más altas, sobre los -2ºC, al agitarlos se han congelado enseguida.

Así que no ha habido suerte. No se donde estará la solución...

Me comentaron una vez que con ultrasonidos también podría evitarse el super enfriamiento. Supongo que habría que meter un generador de ultrasonidos inmerso en el agua del arcón, pero no tengo ni idea de como hacerlo en este caso...y me parece que ya se pasa un poco de sofisticado...

@carlos6025:

Muy bien, valiente! Sólo haciendo experimentos se aprende. Lo que hemos aprendido en este caso, es que la teoría y la práctica no siempre coinciden. Hubiese esperado más éxito
Supongo que necesitarías temperaturas un poco más bajas, para que todas las botellas se congelaran espontáneamente.

Te queda la opción mecánica de mover el arcón. Aunque pese 200kg, eso no es difícil, en principio (piensa en las tres patas). Bastaría que algún dispositivo le daría un empujón cada 10 minutos. Se te ocurre algo?
Para probar si esto funcionaría, podrías colocar un poco de cartón bajo una pata, para que el arcón baile y luego darle estos empujones manualmente, mientras la temperatura baja (a partir de haber llegado a 0 grados), a ver si todas las botellas se congelan a -2 o -3 grados.

Iniciado por el_cobarde

Te queda la opción mecánica de mover el arcón. Aunque pese 200kg, eso no es difícil, en principio (piensa en las tres patas). Bastaría que algún dispositivo le daría un empujón cada 10 minutos. Se te ocurre algo?
Para probar si esto funcionaría, podrías colocar un poco de cartón bajo una pata, para que el arcón baile y luego darle estos empujones manualmente, mientras la temperatura baja (a partir de haber llegado a 0 grados), a ver si todas las botellas se congelan a -2 o -3 grados.

Propongo quitar 2 patas del arcón, poner un pasamano o un ángulo atornillado en el punto de las dos patas, y poner una pata en el medio, más o menos en el punto de equilibrio ( que supongo corresponderá con la posición en ese eje del centro de gravedad). Luego se podría utilizar algo de funcionamiento parecido a un mece cunas automático, realizado con un motor de limpia parabrisas de desguace, con un contrapeso excéntrico al eje, todo anclado donde hay la pata central pero por arriba, para que bascule. Eso si, conectado con un simple temporizador, o no se sí activado con el compresor, no sé.

Por otra parte, los productos tipo cola de carpintero o látex de base acuosa, no se si os servirían para lo del agua, realmente desconozco si son emulsiones o disoluciones. Yo diría que lo primero, pero hablo sin conocimiento.

Saludos

Buena idea lo de la mecedora. Es de fácil aplicación. Pero sigo pensando que ese movimiento no va a ser suficiente para activar la nucleación.
Todo es probar antes de hacer nada. Le meto un empujón al arcón o lo levanto y lo suelto brúscamente. Ahora bien...hay que reconocer que es una solución tosca donde las haya, jejeje.