Aire Acondicionado

Enfriar con agua: el nuevo aire acondicionado

¿Sabías que pozos, piscinas, ríos, lagos y estanques pueden utilizarse para conseguir aire acondicionado gratuito? ¿Qué te parecería calentar el agua de la piscina a la vez que enfrías el cuarto de cultivo? ¿Y disponer de la misma capacidad de refrigeración de un aire acondicionado convencional con un gasto eléctrico diez veces menor y sin necesidad de que venga un instalador a montarlo? José T. Gállego

La refrigeración con agua es un concepto muy poco conocido entre los cultivadores, tiene grandes ventajas y resulta una fantástica solución siempre que se den ciertas condiciones. No es un sistema adecuado para todo el mundo, pero quien pueda disfrutarlo se sentirá, sin duda, un cultivador afortunado.

El agua es un recurso valioso y una sustancia increíble. No sólo es absolutamente esencial para la supervivencia de todas las formas de vida conocidas, además

tiene unas propiedades fisicoquímicas muy especiales. Es una de las pocas sustancias que se dan de manera natural en el planeta en sus tres estados (sólido, líquido y gaseoso). Entre sus características más notables destaca su capacidad

de absorber energía térmica, una de las más altas de entre todas las sustancias y que hace del agua un elemento muy apropiado para usarse en sistemas de refrigeración y calefacción.

En España, la mayoría de los cultivadores de interior paran de cultivar durante los meses de verano, ya que resulta muy complicado mantener las plantas a 25º C, cuando en la calle hay 30 o 35º. Aquellos que siguen plantando en verano acaban instalando un aire acondicionado, después de los primeros fracasos intentando cultivar sin él. El problema de los acondicionadores de aire es que consumen mucha electricidad, sobre todo cuando deben funcionar casi continuamente para contrarrestar el calor emitido por las lámparas de alta presión. Generalmente se calcula una potencia de refrigeración de 1,5 Kw/h (1300 frigorías) por cada 1.000 w de luz, aunque las necesidades concretas de cada cuarto de cultivo dependen de varios factores, si tiene o

no paredes que den al exterior y reciban sol directo, si los balastros de las lámparas están dentro o fuera del cultivo o si las luces cuentan con reflectores refrigerados. Podéis consultar mi artículo “Ventilación y aire acondicionado en

interior” en el numero 1 de 2013 de Soft Secrets, donde explico con detalle cómo calcular exactamente las necesidades de refrigeración de un cuarto de cultivo.

El consumo del aire acondicionado puede ser tan alto o incluso mayor que el consumo de las lámparas de cultivo, por lo que la factura de electricidad se puede llegar a doblar durante los meses de verano. Un problema añadido es que la mayoría de los cultivadores se resisten a dedicar una buena parte de la potencia eléctrica disponible a la refrigeración, puesto que eso implica que podrán encender menos lámparas.

El afán por buscar sistemas de refrigeración que consuman menos energía ha llevado a desarrollar nuevos enfoques y adaptar tecnologías utilizadas en otros negocios, como los intercambiadores de calor industriales o las enfriadoras de agua que se emplean en hostelería.

Este artículo repasa los principios generales que se aplican en todos los sistemas de refrigeración, así como las ventajas e inconvenientes de cada uno. La refrigeración por agua es una gran desconocida para los cultivadores españoles pero, con los años, será cada vez más popular conforme se vayan dando cuenta de su mayor eficiencia energética.

El sistema de refrigeración más sencillo, basado en un simple extractor, resulta insuficiente en los meses más calurosos.

El factor más importante para tener éxito en el cultivo de cannabis en interior es controlar el clima, sobre todo la temperatura.

Un litro de agua acumula una frigoría por cada grado que baja su temperatura

Cómo funciona la refrigeración y la calefacción

Todos hemos oído aquello de que la energía ni se crea ni se destruye, sólo se transforma. Este principio de conservación de la energía hace que no se pueda enfriar un cultivo destruyendo el calor que desprenden las lámparas, es imposible. Lo único que podemos hacer es llevarnos ese calor (energía) a otro sitio. Para trasportar el calor hace falta un elemento conductor, los más empleados son el aire, el agua y los gases refrigerantes.

Un extractor que saque el aire caliente de la habitación de cultivo combinado con un intractor que introduzca aire fresco forman un sistema de refrigeración que utiliza el aire como conductor de la energía. Los sistemas de aire acondicionado convencionales emplean un gas refrigerante para trasladar el calor desde el interior de la habitación al exterior, donde vuelven a enfriar el gas cediendo el calor a la atmósfera. Los radiadores de las casas emplean el agua como vehículo conductor de la energía, aunque en sentido inverso. La caldera calienta el agua y la distribuye a los radiadores de toda la casa, el agua caliente libera su energía calorífica y se va enfriando, luego retorna a la caldera y se calienta de nuevo.

Todo sistema de refrigeración comprende los siguientes dos procesos: cesión de calor desde el cuarto de cultivo al material conductor (agua, aire o gas refrigerante) y traslado del calor desde el material conductor al exterior. Una vez se entiende bien este concepto, resulta mucho más fácil comprender los distintos tipos de sistema de refrigeración y sus ventajas principales.

Los aires acondicionados tipo split, que son los más habituales, captan el calor de la habitación por medio de un evaporador (la unidad interior) en el que el gas refrigerante absorbe energía. Luego llevan ese gas al condensador (la unidad exterior) donde lo enfrían, liberando el calor al exterior. Una vez frío, el gas vuelve al evaporador y comienza de nuevo el ciclo.

El agua como refrigerante

El agua tiene un índice altísimo de capacidad calorífica específica, esto quiere decir que es una de las sustancias que más energía requieren para variar su temperatura. Dicho de otro modo, el agua es perfecta para acumular frío o calor y trasportarlo con facilidad. Por eso los sistemas de calefacción centrales

alimentan radiadores de agua. Es mucho más eficiente calentar agua con una caldera y distribuirla por todo el edificio a través de pequeñas tuberías que tratar

de repartir aire caliente, que tiene un índice de capacidad calorífica específica cuatro veces menor que el agua y por tanto perdería buena parte de su tempe-

La temperatura del cuarto de cultivo debe permanecer alrededor de 25º C para que los cogollos se mantengan densos.

La ruidosa unidad exterior de los sistemas split desaparece con los aires acondicionados refrigerados por agua.

ratura antes de llegar a su destino, además de que serían necesarios conductos mucho mayores para trasportar la misma

cantidad de energía.

Un litro de agua acumula una kilocaloría de energía por cada grado que sube su temperatura. De manera inversa, por cada grado que baja su temperatura libera una kilocaloría o, lo que es lo mismo

acumula una frigoría (o kilocaloría negativa). Si ponemos un litro de agua congelada a -10º C en el cuarto de cultivo y esperamos a que el agua se caliente hasta alcanzar 20º C, podremos decir que el agua ha captado treinta kilocalorías del ambiente (una por cada grado que haya subido la temperatura del agua) o liberado treinta frigorías.

Si el cultivador tiene acceso a agua fría puede refrigerar el cuarto de cultivo con poco más de 100w

Ventiloconvectores (Fan coils)

Pese a su extraño nombre, los ventiloconvectores son muy habituales en hoteles y otros grandes edificios. Tienen la ventaja de que se estropean poco ya que su funcionamiento es muy sencillo, básicamente están formados por un radiador y un ventilador conectados a un circuito de distribución de agua fría. El agua pasa por el radiador y el ventilador hace que el aire lo atraviese. En el proceso el aire se enfría y el agua se calienta.

Los ventiloconventores no tienen compresor por lo que no enfrían el agua, sólo liberan las frigorías que ya contiene. Por tanto, cuanto más fría esté el agua que pasa por el fan coil, mayor será la

capacidad de refrigeración. Se puede calcular la capacidad refrigerante de un flujo de agua multiplicando el volumen por la diferencia de temperatura entre la entrada y la salida de agua. Por ejemplo, cien litros de agua por hora, que entren a 5º C y salgan a 15º C, liberarán unas 1000 frigorías (100 x 10 =1000) por hora.

Aparte de su simplicidad, los ventiloconvectores tienen la gran ventaja de consumir muy poca electricidad al carecer de compresor. Si el cultivador tiene acceso a agua fría puede refrigerar el cuarto de cultivo con poco más de 100w.

Hay fan coils de techo, de suelo y de pared. Una vez instalados y siempre que tengan suficiente suministro de agua fría se comportan igual que un aire acondicionado tradicional. Suelen tener un mando a distancia y varias funciones distintas (ventilar, enfriar, deshumidificar). Cuando se hace la instalación conviene cubrir las tuberías de entrada y salida de agua con algún aislante que evite la condensación de la humedad ambiental, para evitar que gotee sobre las plantas o las lámparas.

El punto de rocío es la temperatura a la que la humedad ambiental empieza a condensarse sobre las tuberías y depende de tres factores: humedad ambiental, temperatura del cuarto de cultivo y temperatura del agua.

Con una temperatura de 25º C y una humedad relativa del 50%, la condensación aparece si la temperatura del agua es de 14º C o menor. Si la humedad baja a 40%, el rocío no aparece hasta que la temperatura del agua baja a 10º C. En cambio, con una humedad relativa del

80%, habrá condensación si la temperatura del agua es igual o inferior a 21º C. Para evitar que aparezca condensación hay que mantener la temperatura del agua de refrigeración por encima del punto de rocío. En internet se pueden encontrar calculadoras del punto de rocío que nos dicen exactamente a qué temperatura se empieza a formar condensación teniendo en cuenta la temperatura ambiental del cuarto de cultivo y su humedad relativa.

Si la temperatura del cultivo hubiera sido más baja este cogollo no se habría quemado por acercarse demasiado a la lámpara.

Sistemas de refrigeración por agua

Hay distintos sistemas de refrigeración en los que se utiliza agua y cada uno tiene unas características propias que le otorgan ciertas ventajas e inconvenientes.

Acondicionadores de aire refrigerados por agua.

Son aires acondicionados con compresor y consumen casi lo mismo que un aire acondicionado tradicional, ya que la única función del agua es enfriar el gas cuando pasa por el condensador y sacar el calor al exterior. Estos sistemas tienen dos grandes ventajas: no tienen unidad exterior y no requieren un instalador especializado.

La unidad exterior del aire acondicionado es un gran punto débil en la discreción de un cultivo de cannabis, especialmente cuando funciona día y noche de manera ininterrumpida a lo largo de todo el año, pleno invierno incluido. Por la noche, cuando hay menos ruidos, el ventilador de la unidad exterior puede molestar a los vecinos, estos pueden hacerse preguntas y eso nunca es bueno. En algunos cultivos de interior no hay ningún lugar adecuado para instalar la unidad exterior, por no tener ventanas, o cualquier otra razón, y los sistemas sin unidad exterior son la única solución. Los aires acondicionados refrigerados por agua pueden estar situados dentro del cuarto de cultivo sin más comunicación con el exterior que una tubería de entra-

da de agua y otra de salida.

En los aires acondicionados tradicionales las conducciones llevan un gas refrigerante del que sólo disponen los instaladores autorizados. Salvo algunos modelos de acondicionadores que ya vienen prepa-

rados con conducciones selladas y llenas de gas para que el comprador las pueda instalar por sí mismo, la mayoría requieren la presencia de un instalador, algo problemático cuando se tiene una habitación llena de plantas de marihuana. No es demasiado problema que venga el instalador si lo hace antes de montar el cuarto de cultivo, aunque tal vez se pregunte

para qué queremos un aparato capaz de refrigerar el Sáhara en un pisito. Siempre podríamos inventar una excusa, que criamos pingüinos o algo parecido.

El problema gordo llega cuando el cultivo está en marcha. En invierno, cuando el cultivador montó todo el sistema, bastaba con un buen extractor para mantener las temperaturas controladas pero en verano hace tanto calor fuera que es imposible refrigerar con aire exterior. De repente, el acondicionador de aire se vuelve imprescindible pero el cultivador no está dispuesto a dejar entrar a un instalador. ¿Qué puede hacer? Buscar un sistema de refrigeración que pueda instalar personalmente. La instalación de los acondicionadores refrigerados por agua es muy sencilla. Solo hay que situar el acondicionador en el lugar escogido, conectar la entrada y

salida de agua y enchufarlo. Cualquiera puede hacerlo aunque no tenga conocimientos especiales. La posibilidad de conectarlo sin que venga un instalador permite hacerlo aunque el cultivo ya esté en marcha.

Es muy fácil instalar el ventiloconvector, sólo tiene una entrada y una salida de agua

Aire acondicionado refrigerado por agua de de la marca Kwikool de 6,8kw/h

Este ventiloconvector se puede instalar en el suelo o en el techo.

Intercambiadores de calor

En la industria alimentaria, los grandes congeladores, de muchos metros cuadrados, suelen refrigerarse con grandes intercambiadores de calor, con varios ventiladores que impulsan el aire a través de radiadores de cobre. Estos aparatos se están empezando a utilizar en cuartos de cultivo de Estados Unidos, Canadá y Holanda. Su gran tamaño (algunos miden varios metros de largo) permite una gran superficie de intercambio térmico y una buena distribución del aire frío por toda la estancia. Cuanto mayor es el radiador, más calor absorbe el agua durante su recorrido, aumentando la eficiencia.

Ice Box

Aunque no deja de ser un intercambiador de calor, este aparato merece una mención aparte. Es un diseño de Hydro Innovations (www.hydroinnovations. com), una empresa de Texas con productos interesantes. El Ice Box es una especie de radiador de agua que se puede conectar a un extractor para crear una corriente de aire frío en el lugar deseado o instalarlo

en el sistema de refrigeración de las luces (cool tubes, reflectores refrigerados y similares) para absorber el calor desprendido por estas. Hay un modelo de 15 cm de diámetro que, según el fabricante, puede dar hasta 1250 frigorías/hora (1,45 Kw/h) y otro más grande, de 20 centímetros, que

Los nuevos modelos de fan coil parecen aires acondicionados de tipo split.

Un viejo pozo en desuso puede permitir refrigerar el cuarto de cultivo con un gasto energético muy bajo.

Sistemas de recirculación

Como hemos visto, en la mayoría de los cultivos no es factible usar el agua a pérdida, pero eso no impide utilizar la refrigeración por agua, sólo hay que emplear un sistema de recirculación, en el que el agua caliente que sale del sistema se lleva a un depósito donde se enfría antes de volverla a utilizar.

Cuanto mayor es el depósito, más lentamente se calienta el agua. Por ejemplo, si la casa tiene una piscina se puede

usar como depósito, incluso las piscinas pequeñas tienen miles de litros de capacidad, especialmente en invierno, suelen mantener una temperatura ideal, entre 5 y 10º C como para refrigerar el cultivo. Por medio de una bomba de agua se impulsa el agua desde la piscina hasta el sistema de refrigeración, dejando que la salida de agua caliente vuelva a la piscina.

Los cultivadores que dispongan de un pozo, una piscina, un estanque de gran tamaño, un lago o un río, pueden tomar el agua de ellos y devolverla una vez caliente. Con un depósito de decenas de miles de litros el agua no se calentará demasiado, salvo en pleno verano, puesto que el ritmo de recirculación es lento y pasa mucho más tiempo en el depósito exterior que circulando a través del sistema de refrigeración. Este sistema es uno de los mejores, siempre que se disponga de un gran volumen de agua que se mantenga lo suficientemente fría. El agua de los pozos, por ejemplo, está todo el año fresca.

Hay que tener en cuenta que si la carga de calor que lleva el agua es excesiva puede llegar a calentar la masa de agua caliente tanto que empiece a desprender vapor, lo que puede resultar sospechoso a ojos de los vecinos. En un pozo, si la temperatura sube demasiado podría alterarse el equilibrio de microorganismos que contiene, por lo que conviene hacer análisis periódicos, especialmente si el agua se usa también para beber.

da 2125 frigorías/hora (2,47 Kw/h). Estos resultados se obtienen, lógicamente, siempre que se use agua suficientemente fría. El fabricante recomienda que esté al menos diez grados más fría que la temperatura ambiente del cuarto de cultivo.

El diseño de Ice Box permite instalarlos en línea, intercalando los reflectores refrigerados por aire entre ellos. Cuando el aire sale del reflector ya está frío por lo que no importa que haya varias lámparas en línea. Cuando sólo se utiliza aire (sin Ice Box) para refrigerar las luces, no conviene colocarlas en línea pues el aire se va calentando al pasar por cada bombilla y llega a las últimas demasiado caliente como para poder refrigerarlas correctamente.

Hydro Innovations también fabrica generadores de CO2 refrigerados por agua.

Permiten elevar los niveles de CO2 sin introducir calor en el cultivo, como sucede con los generadores corrientes que no son más que quemadores de butano o propano y pueden subir mucho la temperatura haciendo trabajar más al sistema de refrigeración. Los generadores de Hydro Innovations utilizan agua fría para contrarrestar todo el calor producido al quemar el propano. Ice Box, un pequeño intercambiador de calor que se puede conectar al circuito de refrigeración de las lámparas.

El aire acondicionado seca el ambiente, lo que permite mantener la humedad controlada (relativamente en este caso) aunque en el exterior sea del 99%.

El diseño de los Ice Box permite instalarlos en línea, intercalando los reflectores refrigerados por aire entre ellos

tienen cuando se alimentan a perdida (el agua pasa por ellos y se va al desagüe). No sólo es una barbaridad ecológica desperdiciar miles de litros al día para cultivar unas plantas sino que además será difícilmente asumible si se usa agua de red y se paga por ella. Para conseguir 3000 frigorías/hora, que es la potencia típica de un aire acondicionado doméstico, con un ventiloconvector alimentado con agua a perdida probablemente serían necesarios más 10.000 litros al día.

El precio del agua sería otro gran inconveniente. Aunque varía mucho de unas provincias a otras, podemos generalizar diciendo que, con impuestos incluidos oscila entre 1 y 3 euros por metro cúbico (1.000 l). Diez metros cúbicos diarios supondrían entre 300 y 900 euros de agua al mes.

Sin embargo, para quien dispone de una fuente de agua gratuita o muy barata puede resultar un gran sistema y, en realidad, el agua se puede devolver a la fuente después de usarla ya que sale del aire acondicionado igual de limpia que cuando entro, sólo que un poco más caliente.

En países como Canadá, donde hay enormes reservas de agua, muchos municial mes. Por ese precio se puede usar toda el agua que se quiera, lo que ha llevado a muchos cultivadores canadienses a instalar sistemas de refrigeración con agua a pérdida, les permite enfriar los cultivos con un gasto eléctrico mínimo, lo que libera potencia eléctrica para enchufar más lámparas.

Enfriar el agua

Cuando el cultivador no tiene un depósito tan grande como una piscina y debe conformarse con unos pocos cientos de litros de agua, necesita un sistema que enfríe el agua. En función del tamaño del depósito y las características del cultivo se puede optar por: - Aumentar la exposición al aire del agua, devolviéndola al depósito por medio de un aspersor para que reduzca su temperatura lo máximo posible. Al pulverizar el agua se favorece su evaporación lo que reduce la temperatura del resto del agua. Como bien demuestra ese gran invento que es el botijo, cuando el agua se evapora absorbe energía del resto del líquido y lo enfría. - Refrigeración geotermal. La temperatura del subsuelo es mucho más estable a lo largo de todo el año que la temperatura de la superficie. Sea invierno o verano, unos metros bajo el suelo la temperatura permanece prácticamente igual. La refrigeración y la calefacción geotermales se aprovechan de la temperatura del subsuelo para calentar y enfriar. A cinco metros de profundidad la temperatura del subsuelo se mantiene, a lo largo de todo el año, en el rango comprendido entre 7 y 15º C. A 15 metros de profundidad hay una tem-

peratura estable de unos doce grados, igual en enero que en agosto. En general se considera que la temperatura del subsuelo es igual a la temperatura media del año en ese clima concreto. En

España, la temperatura media de todo el año es de unos 15º C aunque, según las regiones oscila entre 10 y 19º C. La refrigeración y calefacción geotermales se basan en pasar un circuito de tuberías bajo el suelo de modo que el agua que circula por ellas se enfríe o se caliente aprovechando la temperatura del subsuelo. Es uno de los sistemas más caros de instalar pero su efectividad es fantástica y permite disponer de calefacción y refrigeración con un ahorro energético muy elevado, en torno al 80% respecto a los sistemas tradicionales. - Enfriadora de agua. Estos aparatos dis-

Este cuarto de cultivo con tres lámparas de 1000 w se refrigera con cuatro Ice Box, un depósito de 200 litros y una enfriadora de agua.

Al conectar los Ice Box directamente a los reflectores refrigerados se consigue neutralizar el calor emitido por las lámparas antes de que llegue a las plantas.

Este tipo de intercambiadores de calor aire-agua son bastante populares entre los cultivadores comerciales canadienses por su efectividad y fiabilidad. Enfriadora de agua.

ponen de un compresor (igual que una nevera o un aire acondicionado) que enfría el agua. Se fabrican en distintas potencias y resultan más eficientes energéticamente que un aire acondicionado. Normalmente se instalan fuera del cuarto de cultivo en el depósito que recibe el agua caliente que sale del circuito de refrigeración y de donde

vuelve a salir, una vez ha sido enfriada, impulsada por una bomba de agua. Las enfriadoras tienen que deshacerse del calor que absorben del agua al enfriarla, igual que un aire acondicionado debe eliminar el calor que capta de la habitación. Normalmente tienen un ventilador que expulsa aire caliente por lo que irá calentando la habitación en que está situada la enfriadora. Los modelos

más potentes se instalan en el exterior o en una ventana, aunque algunos cultivadores optan por dejarlos dentro y colocar un extractor que renueve constantemente el aire.

Para calcular la potencia de enfriadora necesaria se puede aplicar esta fórmula aproximada: Caudal de agua (l/h) x Diferencia temperatura agua (T salida – T deseada) = vatios de refrigeración necesarios.

Por ejemplo, pongamos que el fancoil requiere un caudal de 600 litros/hora, el agua entra al sistema con una temperatura de 12º C, sale a 20º C y queremos volver a enfriarla hasta los 12º C. Aplicamos la fórmula: 600 x (2012)=4800 w/h =4,8 Kw/h

Conviene escoger una enfriadora algo más potente de lo necesario (un veinte por ciento extra), para que no se quede corta en los días más calurosos. Lo calculamos multiplicando el resultado

anterior por 1,2. Por tanto, para enfriar 8º C un caudal de 600 litros/hora se requiere una enfriadora de unos 6 Kw/h de potencia (4,8x1,2=5,76).

En microcultivos no es difícil conseguir bajadas de cinco a diez grados centígrados con el frío almacenado en unas pocas botellas de dos litros congeladas

Aire acondicionado casero

En Estados Unidos lo llaman el aire acondicio- nado del

hombre pobre pero, la verdad, es que funciona muy bien para cultivos pequeños. La fabricación es muy sencilla, sólo se necesita una nevera de playa y un pequeño ventilador. También se puede emplear un extractor de ventana o, incluso, un ventilador de ordenador. Se cortan dos agujeros en la tapa de la nevera, ambos del mismo diámetro que la rejilla del ventilador y tan separados entre sí como sea posible. Hay que fijar el ventilador en uno de los agujeros de manera que sople hacia el exterior y dejar el otro descubierto para que entre el aire. Se llena la nevera con hielo y agua y se pone el ventilador en marcha. La temperatura se puede regular de dos formas. La más sencilla es añadiendo mayor o menor cantidad de hielo, pero no es un sistema muy preciso. Una alternativa algo más complicada, pero mucho más precisa, consiste en conectar un termostato al ventilador para que se apague cuando se alcance la temperatura deseada, de manera que el hielo se conserve durante más tiempo.

Con un poco de práctica se puede calcular la duración del hielo con bastante exactitud para ir renovándolo cuando se haya derretido completamente. Las botellas de plástico de dos litros heladas resultan muy prácticas. Cada vez que el hielo se derrite basta con cambiar las botellas por otras congeladas. Este sistema de refrigeración no resulta práctico en cultivos grandes pues sería necesario fabricar una enorme cantidad de hielo, pero puede funcionar muy bien en pequeños armarios, especialmente si las temperaturas no son excesivamente altas y el cultivador sólo necesita bajarlas unos pocos grados durante las semanas más cálidas del verano. En microcultivos no es difícil conseguir bajadas de cinco a diez grados centígrados con el frío almacenado en unas pocas botellas de dos litros congeladas.