La importancia de solucionar esta clase de problemas permite ofrece una instalación con una calidad de aire óptima. Para ello existen estrategias y tecnologías ideales.
por Alfredo Sotolongo*
¡La energía más económica de producir es la que se ahorra!
En los últimos años hemos tenido en nuestra industria una tendencia a mejorar la calidad del aire interior y este movimiento ha apuntado a la humedad como una de las principales causas que afecta la calidad del aire en el área acondicionada. Muchos colegas me han contactado para que, una vez más, me concentre en soluciones a este tan dañino y común problema.
En nuestros países, principalmente entre los trópicos de Cáncer y Capricornio, el aire exterior que usamos para ventilación contiene altos valores de entalpía. Si este aire no se controla correctamente causa moho, condensación en las superficies, reacciones alérgicas, etc.
Al seleccionar las unidades dedicadas a manejar 100% de aire exterior, el propósito es controlar la humedad sin utilizar energía adicional, solamente la energía necesaria para enfriar y compensar por la carga térmica. Se trata de que el aire entrando al serpentín de enfriamiento se debe enfriar hasta el punto de saturación donde tanto el bulbo seco como el bulbo húmedo estén lo más cerca posible de 55°F.
Este es el punto ideal en la tabla psicométrica para que al aplicar calor sensible lleve las condiciones del aire a las de aire neutral. Se descarga el aire del serpentín de enfriamiento con la mayor cantidad posible de agua removida, pero saturado a 100% de humedad relativa. Al recalentar el aire, aplicando puro calor sensible, en la tabla psicométrica sigue la línea horizontal hasta llegar al punto de aire neutral 75°F y 50% humedad relativa. Bajo estas condiciones es que debe estar el aire de ventilación que se le entrega al resto de las unidades de aire del edificio, lo que evita que requieran mayor capacidad térmica.
Además, se trata de utilizar unidades recuperadoras de energía para intercambiar la energía del aire de extracción con el aire de ventilación, con el propósito de reducir la capacidad de las unidades de 100% de aire exterior. Con este sistema se logra que el aire exterior de ventilación entre al serpentín de enfriamiento a condiciones menos críticas.
En nuestra experiencia, la forma más efectiva de recalentar el aire saliendo del serpentín de enfriamiento, sin gastar energía adicional, es utilizando recalentamiento por gas caliente. Originalmente los fabricantes de unidades de 100% de aire exterior diseñaban sus unidades utilizando una válvula solenoide de tres vías y dos posiciones que dirigía el refrigerante caliente en forma de gas hacia el serpentín de recalentamiento instalado a la salida del aire del serpentín de enfriamiento en vez de dirigirlo al condensador. En este diseño, el termostato controlaba el serpentín de enfriamiento mientras que un humidistato controlaba la válvula solenoide.
Al no ser modulante dicha válvula solenoide, se controlaba parcialmente el problema de la humedad, pero muchos otros problemas continuaban como por ejemplo:
a) Pobre control de la cantidad de recalentamiento.
b) Cambios bruscos en la temperatura del aire de suministro.
c) Valores de temperatura y humedad que no son aceptables especialmente en unidades de 100% de aire exterior.
Empresas como AAON han diseñado las unidades con los componentes y controles que permiten continuar removiendo humedad del área acondicionada inclusive cuando el bulbo seco ha sido satisfecho, pero suministrando la cantidad exacta de recalentamiento para compensar los requerimientos de des humidificación (Ver diagramas que aparecen junto a este artículo).
¿Cómo ha logrado AAON conseguir las condiciones ideales para permitir el balance entre temperatura y humedad? Lo ha logrado con un diseño único en su clase, añadiendo al serpentín de recalentamiento una válvula modulante para proporcionalmente controlar el gas caliente y otra válvula modulante en el condensador y el control electrónico.
Por ejemplo, si una válvula abre 20%, la otra cierra 20% y ambas reciben la señal del sistema de control que utiliza termostato que controla el compresor y humidistato que controla las válvulas de gas caliente.
Las ventajas más importantes de este diseño son las siguientes:
a) Si el valor de control de la temperatura del bulbo seco está satisfecho y el humidistato sigue pidiendo que se reduzca la humedad relativa, las válvulas modularían la cantidad máxima de gas caliente que pasaría por el serpentín de recalentamiento en cada momento.
b) El sistema de control consiste también de un sensor de temperatura para ser instalado en el aire de suministro que modula la temperatura del recalentamiento.
c) Al ser modulado el gas caliente que pasa por el serpentín de recalentamiento el sistema suministra la cantidad exacta de recalentamiento necesaria para satisfacer las condiciones del área acondicionada.
d) Los ocupantes del área acondicionada van a estar satisfechos con el confort logrado porque no hay cambios bruscos en las condiciones como sucede en el caso de válvulas solenoide de dos posiciones.
El propósito principal de la unidad dedicada a manejar el 100% del aire exterior de ventilación es contribuir a mejorar la calidad del aire interior y a la vez lograrlo sin gastar ninguna energía adicional.
Muy a menudo nos encontramos con unidades que manejan 100% de aire exterior sin tener la capacidad térmica necesaria para bajar las condiciones del aire exterior a lo más cerca posible de 55°F/55°F aire saturado y así, remover la mayor cantidad posible de agua (granos) y además, sin ningún tipo de recalentamiento, lo cual crea serios problemas de humedad relativa en el área acondicionada y por ende, inaceptable calidad del aire interior. Siempre que se maneja 100% de aire exterior es imperioso que la capacidad térmica de la unidad sea suficiente para llevar el aire a lo más cerca posible de 55°F/55°F y es necesario que exista recalentamiento que se aplique sin consumo adicional de energía.
De necesitar 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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