El ingeniero nos da su punto de vista argumentativo sobre estas tecnologías complementarias que cada vez más se implementan en nuestras industrias.
Por Ing. Camilo Botero*
A solicitud del Editor de esta prestigiosa revista haré algunas reflexiones sobre los temas del título de esta columna, principalmente en lo que respecta a los programas digitales que utilizamos en el gremio de la climatización.
Empezando por lo fundamental está el software para representar la psicrometría de los proyectos; sus propiedades y estados termodinámicos involucrados, los procesos, los balances de masa y energía, y finalmente los cálculos de caudales, potencias, factor de calor sensible, factor de by pass, delta de temperatura disponible, etc.
Los hay de muy diferente tipo, según las aplicaciones, temperaturas normales de climatización, bajas temperaturas para refrigeración, escala de temperaturas de bulbo seco, con valores más altos, para los procesos de secado con deshumidificación química y de secado con calefacción por ejemplo con gas natural, directamente al caudal de aire.
Uno de los pioneros de la psicrometría aplicada fue el Ing. Willis Carrier, en el año 1911, simultáneamente con científicos europeos desde fines del siglo XIX, y en nuestros días ASHRAE y las grandes marcas de equipos en todo el mundo, han desarrollado la teoría de la psicrometría, y por supuesto los softwares que utilizamos.
En el año 1981 tomé un curso de Diseño de Aire Acondicionado de 300 horas en Carrier Syracuse NY, en su instituto Bynum Center. Más de la mitad del curso fue dedicado a las clases de psicrometría aplicada impartida por el profesor Carpenter, siguiendo su libro que aún conservo; en aquella época no existía software para esta disciplina y utilizábamos cartas psicrométricas impresas a diferentes alturas sobre el nivel del mar: 0, 2500, 5000, 7500 y 10.000 pies de altitud, eran las más comunes y para las otras alturas se promediaba.
Como un ejercicio académico e ingenieril, hice mi propia carta psicrométrica para una altura de 1000 metros, aproximadamente 3200 pies, utilizando las ecuaciones aprendidas y dibujándola en AutoCAD. Resultó una buena aproximación y aún la utilizo como en este ejemplo reciente.
Tabla psicometría.
En la década de los 90s, las principales compañías del gremio desarrollaron su propio software de psicrometría para aplicaciones específicas; paralelamente se desarrollaron programas de cálculo para varios requerimientos de los proyectos de climatización:
• Diseño de tubería para todo tipo de líquidos y gases.
• Diseño de ductos, con todos sus accesorios.
• Diseño de ductos por el método de static regain.
• Selección de serpentines
• Selección de Unidades Manejadoras de Aire, Fan Coils, Cassettes, Recuperadores de Energía etc.
• Selección de Chillers, Unidades Condensadoras, Rooftop etc.
• Selección de compresores de refrigerantes y otros vapres y gases.
• Selección de bombas, para múltiples aplicaciones.
• Selección de ventiladores de todo tipo y aplicación.
• Selección de turbinas de gas
• Selección de turbinas de vapor.
También existen compañías en USA, Europa y Asia que se dedican a elaborar programas de cálculo para todas las ingenierías.
Solo tengo una objeción con respecto a los software y son los programas de cálculo de Carga Térmica, pues considero que esta función es más un arte que depende en gran parte de la experiencia y fundamentos de ingeniería de climatización, que del programa de Cálculo de Carga Térmica en sí, pues son excelentes y muy sofisticados; porque muchas veces quienes diseñan sin experiencia, ni buenas bases teóricas, de psicrometría, termofluidos, inercias térmicas, cargas parciales, clima etc., cometen graves errores.
Cuando doy esta opinión en clase, conferencias o comités técnicos, me tildan poco más o menos de “dinosaurio tecnológico”, pero sé que tengo la razón en este punto. He visto demasiados proyectos fracasados por culpa de C de C.T. mal hechos en softwares excelentes.
A continuación, presento un ejemplo reciente de C de C.T. elaborado en una hoja de Excel, que diseñé basado en la forma E-20 de Carrier, hace más de 40 años, y que aun utilizo, sobre todo en proyectos industriales, en donde los softwares de C de C.T. utilizados para Aire Acondicionado, usualmente no funcionan bien.
Tabla 2. Cálculo de carga térmica – Camina de Control ABC
Inteligencia Artificial
Respecto a la Inteligencia Artificial, tan de moda como controversial y difusa, que ha invadido nuestras vidas y actividades; no es una excepción en la climatización y en la refrigeración, temas como la robótica en la fabricación de los equipos, la electrónica en los controles cada vez más necesarios e imprescindibles en los proyectos, el internet de las cosas incorporados en los equipos, por ejemplo, en las neveras domésticas, el “machine learning”, como las bombas que se autocontrolan y buscan su punto de máxima eficiencia, la operación remota, la información climatológica en tiempo real a través de satélites y otros aspectos más son una realidad.
Para terminar, me referiré brevemente a la Computación Cuántica, en nuestra industria. He venido estudiando física cuántica, como una afición, y para resumir el resultado de dicho aprendizaje citaré una frase que me tranquiliza por la falta de comprensión del tema: “El que diga que entendió la física cuántica fue que no entendió”.
Traigo a colación este tema, pues hay un aspecto que es fundamental para que los computadores cuánticos puedan funcionar, ligado con la refrigeración, y es que para lograr que las partículas subatómicas se “queden quietas y en un lugar”, para poder utilizarlas en el computador cuántico, se requieren muy bajas temperaturas, del orden de 0.06 grados K, eso es prácticamente el cero absoluto y la tecnología para lograrlo es muy compleja.
Tuve oportunidad de ver hace varios años en la Universidad de Dresde en Alemania, lograr 0.1 grados K, con un sistema de refrigeración donde el refrigerante era agua. Se me aceleró el corazón de la emoción de ver esa proeza tecnológica.
* Camilo Botero fue Secretario de la Federación de Asociaciones Iberoamericanas del Aire Acondicionado y la Refrigeración - FAIAR; fue presidente de ACAIRE y es presidente de Camilo Botero Ingenieros Consultores Ltda. Actualmente es profesor en su Academia CBG. También se ha desempeñado como docente en varias universidades colombianas, gremios y actualmente en ACAIRE en cursos de diplomado de proyectos de aire acondicionado, eficiencia energética en aire acondicionado y refrigeración, cogeneración y trigeneración, psicometría aplicada, termodinámica, mecánica de fluidos, transferencia de calor y turbomaquinaria.
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