En principio – el sistema básico de enfriamiento por evaporación utiliza sólo agua y un soplador para enfriar el aire que circula.
Cuando el aire caliente, seco e insaturado es arrastrado a través de un medio saturado de agua – el agua se evapora del medio a vapor en el aire. La energía de evaporación proviene del aire que se enfría.
- Aumento de la humedad del aire – y disminución de la temperatura del aire
La evaporación difiere de la ebullición y puede llevarse a cabo a una temperatura inferior a la de ebullición del agua porque se produce en la interfaz líquido-vapor.
El enfriamiento evaporativo puede implementarse con
- sistemas evaporativos directos
- sistemas evaporativos indirectos
- sistemas híbridos con unidades de enfriamiento evaporativo indirecto y directo
Sistemas de enfriamiento evaporativo directo
En un sistema de enfriamiento evaporativo directo. el aire exterior es arrastrado a través de un medio saturado de agua (típicamente celulosa) – o el aire es rociado con agua – y enfriado por evaporación. El aire enfriado circula por un soplador.
Se puede añadir humedad a la corriente de aire hasta su saturación.
- La temperatura de bulbo seco se reduce
- La temperatura de bulbo húmedo no se modifica
- La humedad relativa se incrementa
- La humedad específica se incrementa
El proceso de enfriamiento evaporativo directo en una carta psicrométrica
El aire con una temperatura de bulbo seco de 70 oF y una humedad relativa del 60% (estado A) se enfría (estado B) por evaporación de agua. El proceso se indica en el siguiente gráfico psicrométrico.
Con un 100% de humidificación del aire – la temperatura de bulbo seco se acercará a 61 oF.
El proceso de enfriamiento evaporativo directo en un diagrama de Mollier
El aire con una temperatura de bulbo seco de 30 oC y una humedad relativa del 60% (estado A) se enfría (estado B) mediante la evaporación de agua. El proceso se indica en el siguiente diagrama de Mollier.
Con una humidificación del 100% del aire – la temperatura de bulbo seco se acercará a los 23,5 oC.
Sistemas de refrigeración evaporativa indirecta
En el sistema de refrigeración evaporativa indirecta se enfría una corriente de aire secundaria mediante la evaporación de agua. La corriente de aire secundaria se utiliza entonces para enfriar el aire primario en un intercambiador de calor.
No se añade humedad al aire primario y
- se reduce la temperatura de bulbo seco
- se reduce la temperatura de bulbo húmedo
- se aumenta la humedad relativa
- se mantiene la humedad específica
.
Proceso de enfriamiento evaporativo indirecto en la carta psicrométrica
El aire en el estado A con una temperatura de bulbo seco de 70 oF y una humedad relativa del 60% (estado A) se enfría hasta el estado B mediante una corriente de aire secundaria enfriada por evaporación de agua. El proceso se indica en el siguiente gráfico psicrométrico.
Con una humidificación del 100% del aire secundario, la temperatura de bulbo seco del aire primario se aproxima a los 70 oF. La humedad relativa del aire primario se aproxima al 83%.
Proceso de enfriamiento evaporativo indirecto en el diagrama de Mollier
El aire en el estado A con una temperatura de bulbo seco de 30 oC y una humedad relativa del 60% (estado A) se enfría hasta el estado B mediante una corriente de aire secundario enfriado por evaporación de agua. El proceso se indica en el siguiente diagrama de Mollier.
Con una humidificación del 100% del aire secundario, la temperatura de bulbo seco del aire primario se aproxima a 23,5 oC. La humedad relativa del aire primario se aproxima al 86%.
Sistemas híbridos de refrigeración por evaporación
Las unidades de refrigeración por evaporación directas e indirectas pueden combinarse juntas en sistemas híbridos con unidades de evaporación indirectas y directas conectadas en serie. Además, las unidades de evaporación pueden combinarse con unidades de refrigeración por compresor DX (expansión directa) que consumen más energía.
Beneficios de los sistemas de refrigeración por evaporación
Los sistemas de refrigeración por evaporación
- pueden ser económicos ya que se puede reducir el tamaño necesario de un sistema de refrigeración por compresor DX. Las unidades de evaporación reducen el tiempo de funcionamiento de los sistemas DX
- pueden ser más respetuosas con el medio ambiente que un sistema DX ya que no contienen refrigerantes
- pueden ser más eficaces que los sistemas DX a temperaturas más altas