Existen alternativas de sistemas de aire acondicionado que funcionan bajo condiciones de baja entalpía con un desempeño óptimo y ahorros de energía notables.
por Alfredo Sotolongo*
¡La energía más económica de producir es la que se ahorra!
Siempre me he referido a nuestros países tropicales que se encuentran entre los Trópicos de Cáncer y Capricornio debido al alto contenido de humedad y la alta temperatura en el aire exterior, que representa muy alta entalpía.
Sin embargo, en muchos de esos países y al sur del trópico de Capricornio hay zonas también con aire exterior más seco y menos caliente con baja entalpía.
Cuando existen condiciones en que la entalpía es más baja que en nuestros países más tropicales, se pueden utilizar sistemas de aire acondicionado que representan gran ahorro en energía y a la vez, en el consumo de agua.
La empresa Aaon ha desarrollado y patentado enfriadores y unidades paquete con condensadores evaporativos y enfriadores de sobrecalentamiento del refrigerante. Los cuales consumen hasta 22% menos de agua que condensadores evaporativos convencionales y son mucho más eficientes que enfriadores y unidades paquete enfriadas por aire.
Las unidades paquete incluyen recalentamiento por gas caliente 100% modulante. Esto permite controlar la cantidad exacta de humedad a ser reducida y así suministrar el aire consistentemente a condiciones que permitan usar sistemas donde la humedad relativa es crítica para su buen funcionamiento.
Entre estos sistemas donde la humedad relativa es crítica, pero muy eficientes, se encuentran las Vigas Frías y la Distribución de Aire Bajo el Piso conocido como DABP. Por lo tanto, en lugares con baja entalpía y utilizando condensadores evaporativos se logran eficiencias muy atractivas y se minimiza el consumo de agua.
Las Vigas Frías se instalan en el techo del área acondicionada, se les suministra agua fría y utilizan dos métodos de transferencia de calor. La carga térmica calienta el aire y este sube hacia las Vigas Frías enfriándose y desciende para desplazar el aire caliente creando un movimiento de convección natural. Las Vigas Frías también enfrían por radiación.
El reto que nos presentan las Vigas Frías es el peligro de condensación que en zonas de baja entalpía es más fácil de controlar. Para superar ese reto, la temperatura del agua que se les suministra debe de estar por lo menos 2⁰F más alta que la temperatura de rocío del aire del área acondicionada.
Para utilizar DABP, Distribución de Aire Bajo el Piso, es necesario elevar el piso y se crea una cámara plena entre el piso elevado y la losa estructural de cada nivel del edificio. El aire se suministra a través del piso elevado a temperaturas entre 62⁰F y 68⁰F en vez de los 55⁰F de los sistemas tradicionales.
La teoría detrás del sistema DABP es crear una condición de aire estratificado del piso al techo del área acondicionada, confiando en la flotación natural del aire para remover el calor y los contaminantes que afectan a los ocupantes. Sin embargo, en realidad, difusores en el piso que crean turbulencia junto con la actividad en el espacio lentamente mezclan el aire suministrado con el aire del área acondicionada unos pies arriba del piso y este asciende hacia el techo. Esta mezcla condiciona el aire confortablemente alrededor de 70⁰F a 75⁰F.
El reto que nos presenta la distribución de aire a través del piso, DABP, es muy parecido al de las Vigas Frías, condensación en el piso. Es importante controlar la humedad del aire en la unidad de aire acondicionado. Esto se logra primero extrayéndole agua en el serpentín de enfriamiento y después recalentándolo modulando el gas caliente en otro serpentín frente al de enfriamiento para así entregar el aire a condiciones ideales. Parte del gas caliente en vez de enviarse al condensador se envía proporcionalmente al serpentín de recalentamiento.
Pienso que en zonas donde el aire es más seco, se puede considerar la aplicación de unidades paquete y/o enfriadores con condensadores evaporativos que resultan mucho más eficientes que los enfriados por aire. Su bondad más importante es que debido a la patente de Aaon, consumen menos agua que los convencionales. Además, se pueden combinar con Vigas Frías y con Distribución de Aire Bajo el Piso. También existen otras combinaciones con difusores y manejadoras de volumen variable.
La meta ideal para nuestra industria es lograr que los tres fluidos en un sistema de aire acondicionado, refrigerante, agua y aire, sean variables.
Si necesitan más información de cualquiera de los temas tratados en esta columna, favor de comunicarse conmigo al correo: [email protected]
* Presidente de Protec, Inc., está certificado como ingeniero profesional en Puerto Rico y en el estado de la Florida; tiene más de 40 años de experiencia en la aplicación y venta de sistemas y equipos para la conservación de energía. Es miembro de ASME (American Society of Mechanical Engineers), AEE (Association of Energy Engineers), ASHRAE y fue presidente del capítulo Miami de dicha asociación.
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