Para los diseños de agua fría y caliente, los eliminadores de aire se convierten en una solución eficiente en los sistemas de aire acondicionado.
por Alfredo Sotolongo*
¡La energía más económica de producir es la que se ahorra!
En los últimos años me he concentrado en la aplicación de los equipos mayores en el sistema de aire acondicionado, principalmente: enfriadores, bombas de agua, torres de enfriamiento, etc. Sin embargo, las plantas de agua fría tienen componentes que contribuyen a minimizar el consumo de energía de los componentes mayores y a facilitar el mantenimiento del sistema completo de aire acondicionado.
En este número me quiero referir a un problema que siempre ha sido un dolor de cabeza para los que diseñan y/o instalan sistemas de agua fría y caliente. Se trata de la acumulación de aire en las líneas de distribución del agua fría y especialmente en los equipos localizados en las áreas más altas del sistema.
El aire y los gases se manifiestan en los sistemas, entre otras cosas, cuando se presentan las siguientes condiciones:
a) Se efectúa mantenimiento.
b) Tanques de expansión mal seleccionados.
c) Reacciones químicas entre el agua del sistema y los metales en el sistema.
d) Tratamiento químico excesivo.
e) Cuando se añade agua al sistema.
f) Uniones de tuberías de baja calidad y/o mal selladas.
El agua tiene una tendencia natural de dejar escapar el aire según su temperatura aumenta o su presión baja lo que se explica en la Ley de Henry, esta ley describe el comportamiento de un sistema hidráulico. Esto es evidente cuando se calienta agua en una cazuela abierta. Según el agua se calienta, pequeñas burbujas de aire se empiezan a pegar a las paredes de la cazuela, son gases disueltos que se separan del agua producto del aumento de temperatura. En el caso de una caída de presión, como lo es una botella de soda que se destapa y las burbujas de gas, en este caso es dióxido de carbono, aparecen inmediatamente cuando al destapar la botella baja la presión.
Con la intención de eliminar las burbujas de aire, por muchos años se han usado los separadores de aire centrífugos. No obstante, su efectividad ha dejado mucho que desear ya que su diseño no les permite separar micro burbujas del caudal de agua. Muchos han sido seleccionados incorrectamente utilizando el mismo diámetro de las tuberías lo cual los hace muy pequeños para lograr una separación efectiva del aire. Los separadores de aire se deben seleccionar basado en caudal de agua GPM y la eficiencia máxima.
Desde los años 70 la empresa Spirotherm comenzó a usar los separadores de aire con el método de coalescencia, el cual en estos momentos se ha convertido en el más utilizado en diseños de agua fría y caliente.
Al remover las micro burbujas, el Spirovent eliminador de aire, también elimina las burbujas grandes las cuales son formadas por las micro burbujas. Para poder remover exitosamente las burbujas microscópicas, el equipo debe crear una caída de presión poco significativa, ser instalado en el punto de menor solubilidad y ser capaz de hacer lo siguiente:
Reducir la velocidad del caudal de agua.
Controlar la turbulencia.
Facilitarle a las burbujas algo para chocar y adherirse, coalescencia.
En el caso de un sistema de calefacción, debe instalarse justo después de calentador (alta temperatura) y antes de la bomba de circulación (baja presión).
La eliminación de aire es aún más importante en un sistema de agua fría porque el agua fría contiene más aire y al añadirle presión con el sistema de bombeo, el porcentaje de aire aumenta. Sin un separador de aire, la relación de la mezcla de aire y agua que se bombea va a disminuir dramáticamente la capacidad de transferencia de calor porque el aire actúa como un aislante térmico.
En un sistema de agua fría la localización ideal para el separador de aire es en la línea de retorno (temperatura más alta), pero antes de la bomba de agua (baja presión) como aparece en el dibujo. Pero siempre es importante confirmar el punto de más baja solubilidad antes de decidir dónde localizar el separador de aire Spirovent. Hay gráficas disponibles para determinar la solubilidad del aire en el agua como una función de temperatura y presión.
Siempre con la idea de minimizar el consumo de energía, es importante que todos los equipos de un sistema de aire acondicionado operen a su máxima eficiencia. Por lo tanto, eliminar la presencia de aire contribuye considerablemente a facilitarle a los equipos mayores maximizar su efectividad.
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.
