ENFRIAMIENTO EVAPORATIVO DIRECTO EN AIRE “Importante ayuda para ventilar y humidifcar grandes espacios, en esta época”

El enfriamiento evaporativo directo, conocido coloquialmente como “aire lavado”, reduce la temperatura del aire y del agua por el efecto termodinámico de evaporación de agua. Es directo porque solo lleva un proceso psicrométrico; es decir el aire pasa por una media evaporativa en una sola etapa.

El enfriamiento evaporativo es quizás la forma más antigua de enfriar agua y refrescar dormitorios en lugares cálidos. Los egipcios 2500 a.C. al parecer ya lo entendían y usaban para dormir mejor en sus hogares.

El Enfriamiento evaporativo se le conoce también como: Swamp coolers, desert coolers, aire lavado, coolers, enfriadores, resfriadores, lavadoras de aire, Ulas, etc.

En las horas más calientes de temperatura atmosférica, y debido al comportamiento del aire como gas ideal, su volumen específico y temperatura de bulbo seco aumentan; si hacemos evaporar agua y agregamos ese calor latente al aire, inmediatamente la temperatura y volumen especifico descienden a tal punto que se acercan en cierto porcentaje al punto de saturación del aire. Esta transformación de calor latente en calor sensible es sumamente útil en grandes instalaciones en ciudades alrededor del planeta. En la siguiente tabla observaremos algunas de ellas, donde la depresión de bulbo húmedo, es tal que, utilizando aire lavado es una solución sostenible y más rentable, comparado contra ventilación forzada o acondicionamiento de aire por compresión de gases refrigerantes.

Dos de las grandes ventas competitivas diferenciadas del aire lavado, es que el consumo energético por la transformación de calores y perdida de temperatura del aire, es cero (proceso adiabático) y la segunda es que siempre está suministrando aire nuevo a instalaciones, facilitando la presurización de estos para crear barreras de polvo y olores.

En la carta psicrométrica o diagrama de Mollier, la tecnología queda representada en el desplazamiento sobre las líneas de bulbo húmedo, acercándose a la saturación.

Es importante mencionar que las líneas de bulbo húmedo van casi paralelas a las líneas de entalpía, por lo que en efecto el consumo energético es prácticamente cero. Solo se utilizará energía eléctrica para operar la bomba de irrigación y el ventilador de la máquina (vea gráfica).

La eficiencia de la media evaporativa es el corazón de un enfriador evaporativo, y ésta determina la capacidad de remoción de calor sensible en BTUH, así como la temperatura esperada dentro de instalaciones. Sugerimos utilizar media evaporativa que por lo menos tenga una superficie de contacto del aire con el agua equivalente a 440 metros cuadrados por metro cúbico de material.

Los paneles de celulosa o fibra de vidrio permiten una gran capacidad de adsorción de agua y superficie de contacto, un panel de 12 pulgadas de espesor a una velocidad de paso del aire de 400 fpm, tiene una eficiencia superior al 90%. Limadura de madera (fibra Aspen) a la misma velocidad difícilmente llega a un 59% de eficiencia de enfriamiento. Existen unidades manejadoras de aire con atomización de agua a alta presión, las cuales ubican su eficiencia de enfriamiento arriba del 90%. Nuestra experiencia sugiere eficiencias mínimas del 80%.

Para calcular la eficiencia de la media evaporativa, se utiliza la siguiente formula (ver abajo), si ya conocemos la eficiencia de los paneles garantizada por el fabricante, podemos despejar la temperatura a la salida del panel de acuerdo a las lecturas de temperaturas de bulbo seco y bulbo húmedo donde está operando el equipo.

Eficiencia % = (Temperatura salida panel - Temperatura Bulbo Húmedo)/(Temperatura entrada panel - Temperatura Bulbo Húmedo)

Temperatura a la salida - Temperatura Bulbo seco - Eficiencia % * (Temperatura bulbo seco - Temperatura Bulbo Húmedo)/100%

El calor se transmite de los más caliente a lo más frío

Hoy día existe en el mercado media evaporativa (relleno) que tiene certificación UL Greenguard, donde esta institución de certificación a nivel mundial, comprueba que no haya generación de VOC’s (formaldehídos) que pudieran afectar la salud de las personas a través del aire que respiran. Los invitamos a revisar https://www.ul.com/resources/indoor-air-qualitycertification

¿Cómo CALCULAR AIRE LAVADO de manera técnica y con alta certeza?

El ingeniero proyectista, calculista o especificador, deberá realizar un análisis de carga térmica completo, para lo cual sugerimos el método Ashrae (RTS: Radiant time series), si está en sus posibilidades utilizar software certificado por Ashrae como pudiera ser CYPETHERM Loads. El cálculo estimado de la carga térmica es idéntico que como si fuese a instalar aire acondicionado.

Una vez estimado el calor total a remover en un espacio, se deberá asignar que porcentaje del calor total corresponde a calor latente y que porcentaje es calor sensible (vea la siguiente tabla). Si el porcentaje de calor sensible es mayor al calor latente, la temperatura meta en instalaciones está muy cercana al bulbo húmedo de la localidad y disponemos de agua para abastecer los equipos, sin duda el ENFRIAMIENTO EVAPORATIVO es opción sostenible y rentable.

Continuando con los cálculos… utilizaremos la segunda ley de la termodinámica, utilizando el calor específico y masa de la mezcla de aire seco, la cual nos dice:

Q = m C Dt (BTU)

m= masa (Lbm) C= Calor específico de la materia BTU/ (Lb ºF) Dt= Delta t o diferencial de temperatura (T entrada - T salida) (ºF)

aCFM = BTU/Hr x (Calor sensible) / 1.0856 * P barométrica/760(mmHG) * (T interior - T cooler) ºF

De acuerdo al número de aCFM (Actuales pies cúbicos por minuto PCM, corregidas a la altitud sobre el nivel del mar donde se instalará el proyecto) resultantes del cálculo y analizando a los fabricantes de equipos de aire lavado, los cuales deberán garantizar una eficiencia de enfriamiento de al menos un 82%.

Importante recordar que hasta este momento el calculo nos garantiza solo temperatura de inyección al proyecto, como segundo paso está la DISTRIBUCIÓN correcta del aire, donde un diseño correcto del sistema de ductos de lámina galvanizada, difusores y rejillas que nos permitan tener un tiro, caída, velocidad de aire y ruido dentro de parámetros, así como la EXTRACCIÓN de por lo menos un 80% del aire que inyectamos dentro del edificio. De estos temas, hablaremos en un futuro.

Autor: Ing. Edgar Amaro Gregory

I.M.E. titulado por la Universidad Veracruzana M.A. Master en administración titulado por la Universidad Autónoma de Nuevo León. Experiencia de más de ocho años en enfriamiento adiabático Fundador de LUFT www.luft.com.mx ventas@luft.com.mx