Una consultoría realizada para un sistema de atemperamiento por enfriamiento evaporativo para la zona de empaque, ubicada en el pasillo, y recomendaciones para su montaje.
por Camilo Botero*
A continuación se dan los conceptos sobre el cumplimiento de los parámetros de diseño para un sistema de atemperamiento por enfriamiento evaporativo indirecto para la zona de empaque en una planta de snacks, ubicada en una zona con clima tropical húmedo, con énfasis en las solicitudes recibidas en visitas al lugar de la planta, por reclamos reiterados de parte de la oficina de Recursos Humanos debido al estrés térmico del personal de operarias; teniendo presente la condiciones ambientales de temperatura, humedad relativa, humedad específica y las condiciones de estrés térmico definidas por el ente gubernamental encargado de estos temas, en diferentes puntos de la zona de empaque.
Se diseñó un sistema con enfriamiento evaporativo indirecto, para lograr el mejor atemperamiento, bajo las condiciones extremas de temperatura ambiente, humedad relativa y radiación solar. Noten que he acuñado la palabra atemperamiento con el fin de no generar expectativas más allá de las que puede lograr el sistema de enfriamiento evaporativo indirecto, bajo condiciones extremas. Palabras como “climatización” o “acondicionamiento”, se deben evitar en este tipo de proyectos y ser muy claros con las “mejores” condiciones, que se pueden lograr.
Introducción
A través de este artículo se presentan conceptos solicitados para el diseño del sistema de atemperamiento por enfriamiento evaporativo indirecto, para la zona de empaque de snaks, objeto de este estudio. Se debe tener en cuenta la inversión del montaje equipos e instalación de sus correspondientes ductos, cuyo diseño y distribución se hará por el método de static regain (recuperación de presión estática), con su acometida eléctrica y de agua, con la presión requerida por el equipo para que pueda darse efectivamente dicho enfriamiento evaporativo indirecto, hasta la mínima temperatura posible para las condiciones extremas de temperatura y humedad relativa en el exterior. (Ver psicrometría).
Gráfica 1.
A través de un proceso progresivo de diseño, se dieron las respectivas recomendaciones y sugerencias, para mejorar el atemperamiento del aire sobre las personas en el área de empaque el cual es suministrado por la unidad manejadora que se instaló, con un caudal del orden de 10.000 CFM (En la actualidad ya se tienen 3 unidades manejadoras similares)
Es preciso tener en cuenta las aproximaciones dadas en el estudio psicrométrico inicial, y precisar que el enfriamiento evaporativo indirecto, no alcanzará condiciones de confort, pero sí dará una sensación de temperatura aparente con mucho menor estrés térmico con relación a la que se tenía en la planta sobre las personas en la zona de trabajo anteriormente mencionada, además de que se realizó el tratamiento del agua para realizar el respectivo enfriamiento; esto es un factor definitivo para el buen funcionamiento del sistema.
Tabla 1.
El propósito del Estándar 55 de ASHRAE es el de especificar las combinaciones de los factores ambientales térmicos interiores y los factores personales que producirán condiciones térmicas aceptables para la mayoría de los ocupantes dentro del espacio. Los factores ambientales considerados son la temperatura, la radiación térmica, la humedad y la velocidad del aire; los factores personales son la actividad y la vestimenta. Se pretende que todos los criterios de la norma se apliquen en conjunto, debido a que el confort en el ambiente es complejo y responde a la interacción de todos los factores que se abordan.
La definición de confort térmico de acuerdo al estándar 55 de la Sociedad Americana de Ingenieros en Calefacción, Refrigeración y Acondicionamiento de Aire (ASHRAE) es:
"Aquella condición de la mente la cual expresa satisfacción con el medio ambiente y es evaluada de manera subjetiva".
A este último concepto, es decir el que la sensación de confort térmico es subjetiva es al cual se dirigieron los esfuerzos de diseño para esta aplicación en la zona de empaque de una planta de snacks. Esta definición es un poco etérea, pues los términos “condición de la mente” y “satisfacción” son ambiguos, pero claramente enfatizan que la percepción de bienestar térmico, es un proceso cognitivo, que envuelve una gran variedad de parámetros influenciados por procesos físicos, fisiológicos, psicológicos y otros
Un equipo de enfriamiento evaporativo indirecto, para que pueda lograr llegar a su mínima temperatura en el punto de suministro del aire, debe tener el agua con la debida presión en la línea de suministro lo cual produciría una temperatura aparente menor en los operarios.(Ver psicrometría – Gráfica 1).
La selección inicial de difusores lineales que se ubicaron inicialmente en los ductos de suministro deberán ser de una sola ranura para que produzcan una mayor velocidad y mejorar así la sensación de temperatura aparente, y se deben seleccionar cuidadosamente, ojalá con la ayuda de un simulador de flujos en la descarga.
Los difusores lineales deberán estar directamente encima de las personas operarias de empaque para poder lograr el aprovechamiento del sistema de enfriamiento evaporativo indirecto, en la percepción de mejor temperatura aparente y humedad relativa generando bienestar de los trabajadores.
Los ductos de suministro del tipo ovalado para disminuir su altura y colocarlos debajo de un mezzanine, fueron diseñados por el método de static regain basado en la ecuación de Bernoulli. Cuando hice mi curso de diseño en Carrier Syracuse NY, teníamos un ductulador que aún conservo, que permitía hacer cálculos con este método. El propósito es mantener la misma presión estática dentro del ducto para que en los puntos de suministro el caudal de salida sea el mismo a lo largo de todo el ducto y así todas las personas se beneficien de igual manera del sistema de atemperamiento.
Buscando en internet, se encontró un software gratuito para diseñar ductos por el método de ganancia de presión estática; un ejemplo de los resultados se muestra a continuación, combinando unidades SI e IP.
A continuación con el soporte técnico de un fabricante de ductos local, se hicieron las conversiones a las dimensiones de los ductos ovalados.
Tabla 2.
Las condiciones, cuando se realizaron las mediciones, tuvieron los ductos ovalados seleccionados por el método de ganancia estática y con suministro por agujeros redondos de 2” de diámetro, calculados con una velocidad de descarga de 700 pies/min y con velocidades sobre las operarias de aproximadamente 400 pies/min, en la zona de empaque. Finalmente se lograron mejores resultados con el suministro por los agujeros redondos, que con los difusores lineales.
Los resultados fueron los siguientes:
Tabla 3
Aún cuando estas condiciones están lejos de la zona de confort térmico, tal como lo define el estándar 55 de ASHRAE y el RITE versión para Colombia, los comentarios de las operarias en su puesto de trabajo, con él último diseño y montaje una vez corregidos problemas de dimensiones de ductos, número de agujeros por metro lineal más conveniente, su altura sobre las operarias y con un caudal auto balanceado por las ganancias de presión estática; el caudal, la presión y tratamiento del agua que se evapora en la unidad manejadora de aire de enfriamiento evaporativo; las operarias expresaron su satisfacción diciendo:
“Déjelo ahí ingeniero…está perfecto!!!! “
Lo cual corrobora que el confort térmico es subjetivo, circunstancial y relativo.
* Camilo Botero es el actual 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. 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 fluídos, transferencia de calor y turbomaquinaria. ([email protected]).
