8/4/2019 refrigeracion y humidificacion

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REFRIGERACION Y HUMIDIFICACIONPOR EVAPORACION

CASOS DE APLICACION

Fig. 3

Si nos fijamos en las temperaturasseca y hmeda de los termmetrosde un Sicrmetro, fig. 2 veremos quenormalmente, una de llas, la deltemmetro hmedo, es inferior a latemperatura ambiente que indica eltermmetro seco.Este fenmeno nos indica que,tericamente, si se hace entrar encontacto el aire con un cuerpoempapado de agua, podemosconseguir disminuir su temperaturahasta la indicada por el termmetrohmedo. Este proceso es el mismoque mantiene fresca la temperaturadel agua de un botijo, y tambin elque se emplea para refrigerar lashabitaciones en algunos pasesclidos mediante esterillas hume-decidas colocadas en las ventanassobre las que sopla el viento. En estecaso, al mismo tiempo que disminuyela temperatura del aire, aumentatambin la humedad relativa delmismo.Una explicacin elemental de estefenmeno reside en el hecho de que,para evaporar el agua necesaria parasaturar el aire de humedad, esimprescindible aportar el calor deevaporacin para conseguirtransformarla en vapor de agua y estecalor slo puede proporcionarlo elmismo aire, con lo que disminuye sutemperatura. Una explicacin mscompleta de este proceso se haefectuado en la Hoja Tcnica ELAGUA. La sicrometra.

Para concretar ms, as comoplantear la solucin de procesos derefrigeracin y humidificacin,fijmonos en la fig. 4 en la que, en eldiagrama psicromtrico, se hansealado dos puntos, el A y B, quecorresponden a dos estadosdeterminados del aire:-El punto A representa aire con unatemperatura seca de 30 C y unahumedad relativa del 40%.- El punto B representa aire con unatemperatura seca tambin de 30C yuna humedad realtiva del 60%.En el caso de disponer de aire comoel definido por el punto A, si loponemos en contacto ntimo conagua aqul se enfriar siguiendo el

Fig. 1

Fig. 2

Muselina empapadade agua

Depsito de agua

TERMOMETRO DEBULBO HMEDO

Termmetro seco

SICROMETRO

Tabla de la Humedad

Tiempo de contacto

Temperaturaconstantedel agua

Diferenciatemperatura final

Temperatura secaen descenso

Salida

Diferencia

inicialde

temperatura

Entrada

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Fig. 4

Leyenda:El punto A representa aire a 30 C y 40 % de humedad que al saturarse al 100 %, punto A, desciende sutemperatura a 20 C. El contenido de agua de 10,7 gramos por kilo de aire seco pasa a contener 14,7 gramosde agua por el mismo peso.

14,7g/kg

10,7g/kg

DIAGRAMA PSICROMTRICO

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Fig. 7

proceso marcado por la lnea A-A,de tal manera que cuando se alcanceel punto A la temperatura del airehabr descendido hasta 20 C y suhumedad relativa ser del 100%. Asla humedad absoluta habraumentado de 10,7 gr/Kg (punto A1)a 14,7 gr/Kg (punto A2). Es decir,cada Kg de aire al mismo tiempo quedesciende su temperatura en 10 Cabsorbe 4 gr de agua.Si el aire considerado es el definidopor el punto B y, al igual que en elcaso anterior, lo ponemos en contactontimo con agua se enfriar siguiendoel proceso marcado por la lnea BBdescendiendo su temperatura a24 C y alcanzando su humedadrelativa tambin el 100%. La hume-dad absoluta habr aumentado de16 gr/Kg (punto B1) a 18,4 gr/Kg(punto B2). Es decir, cada kg. de aire,al mismo tiempo que disminuye sutemperatura en 6C, absorbe 2,4 grde agua.En los dos ejemplos anterioresvemos que la disminucin de latemperatura se consigue a costa deun aumento de la humedad del aire yque el efecto refrigerador de este tipode proceso es tanto ms acusadocuanto ms seco sea el clima. Otracaracterstica a tener en cuenta es

que, debido al aumento de humedaddel aire, la capacidad de disipacinde calor del cuerpo humano, que seproduce principalmente gracias a latranspiracin, disminuye.Dispositivos para la refrigeracindel aireLa eficacia de un sistema derefrigeracin por evaporacin de aguadepende:- De la superfcie de contacto entre elaire y el agua.

- De la velocidad relativa entre el airey el agua durante el tiempo decontacto.- Del tiempo durante el que el aireest en contacto con el agua.- De la diferencia entre la temperaturahmeda del aire y la temperatura delagua empleada para el proceso.Los dispositivos diseados tienden aoptimizar las anteriores condicionesconsiguindose rendimientos entre el95% y el 60% de la diferencia entre latemperatura seca y hmeda delpsicrmetro.Adems de los sistemas ms omenos sofisticados diseados paraeste fin, la refrigeracin del aire puedehacerse mediante dispositivos

Fig. 5

Fig. 6

Tubo parala conduccindel agua

Relleno devirutas demadera

Colectorde gotas

Telametlica

Gotasde agua

Ventilador

EQUIPO EVAPORATIVO COM PACTO

Aspersoresde agua

Panelesevaporativosen trescostados dela unidad

Vlvula desobrenivel

Bomba recirculacinde agua Boya

Tanquede agua

Aguaatomizada

Aireseco

Tubo de agua

Aire hmedo

Atomizador

T C(T T) C

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Fig. 8

Imprs sobre Paper Ecolgic Brillant de 135 Grs.

sencillos como los representados enlas fig. 5 y 6. El rendimiento quepuede esperarse del mostrado en lafig. 6 es del orden del 60% de ladiferencia entre las temperaturas secay hmeda.Los sistemas de enfriamiento de airepor evaporacin pueden clasificarseen directos o indirectos. En losprimeros hay un contacto del aire conel agua ya sea haciendo pasar lacorriente de aire a travs de paneleshmedos, fig. 6 o bien pulverizandoagua dentro del chorro de aire deentrada, fig. 5. Los sistemasindirectos tienen lugar a travs de unintercambiador de calor, pero no nosocuparemos de los mismos en estaHoja Tcnica.

La grfica de la fig. 3 ilustra loscambios termodinmicos que ocurrenentre el aire y el agua en un sistemadirecto. El agua recirculada quehumecta los paneles alcanza unatemperatura de equilibrio igual a latemperatura hmeda del aire deentrada. El calor y la masa quetransfiere entre el aire y el agua baja latemperatura seca del aire y aumentala humedad a una temperaturahmeda constante.El rendimiento del sistema vieneexpresado por la frmula:

R = 100

t1 = Temp. seca del aire entrada.t2 = Temp. seca del aire salida.t = Temp. hmeda aire entrada.Para instalaciones de refrigeracin degrandes edificaciones comoinvernaderos agrcolas o granjas deanimales se suelen disponer en todoun lateral del mismo o bien del techo,unos paneles porosos de fibra decelulosa rociados con agua por suparte alta en toda su longitud. El aguasobrante cae por gravedad y esrecogida por un canaln inferior paraser recirculada. Los ventiladores secolocan en la pared opuestaextrayendo aire del local dejndolo endepresin, lo que fuerza a entrar elaire del exterior a travs de lospanales hmedos.En el mercado existen equiposcompactos que en una misma cajaalojan un ventilador, un panel hmedo

y el equipo hidrulico necesarios parabombear el agua, conducirla y regar elpanel. Es el caso de la fig. 7 que vandel modelo sobremesa de 350 m3 /h,pasando por el modelo de ventanahasta 7.000 m3 /h para acabar en el

de conexin a conductos hasta 30.000m3 /h. La velocidad del aire a travs delpanel va de los 0,5 a 1,5 m/s.

Otro modelo es de rociado por

aspersin fig 8 dentro de la caja endonde se proyecta agua por unospulverizadores contra el panelevaporativo. Es para grandes caudalesque alcanzan los 60.000 m3 /h convelocidades de aire de 3 m/s.

Y finalmente existe el de panelrotatorio fig, 9 que dispone el panelen forma de tambor giratorio con unaparte del mismo sumergido en untanque de agua del que emergeempapado para presentar su masa ala corriente de aire del ventilador. Sefabrica para caudales de hasta20.000 m3 /h y velocidades de 3 m/s.

t1 t2t1 t'

EQUIPO EVAPORATIVO CON ASPERSORES DE AGUA

Impulsinaire

Entradaaire

Panelesevaporativos

Aspersorde agua

Tanquede agua

Ventilador

EQUIPO EVAPORATIVO CON TAMBOR ROTATIVO

Fig. 9

Vlvulaautomtica

Tanquede agua

Drenaje

Tambor evaporativo

rotativoCajadel tambor

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