La preocupación por el medio ambiente y el aumento del coste de la energía han renovado el interés por los enfriadores de aire adiabáticos, sobre todo para enfriar el aire en edificios industriales, comerciales y de servicios.
Utilizada desde hace siglos, la refrigeración adiabática se basa en la evaporación para atemperar de forma natural el aire ambiente. La conversión del agua líquida en vapor absorbe el calor del ambiente, reduciendo la temperatura del aire.
Todos estamos familiarizados con este proceso de enfriamiento, que es perceptible en fenómenos cotidianos como la sensación de frescor que se siente después de un baño en tiempo caluroso, cuando el viento cálido y seco roza nuestra piel mojada.
Sin embargo, es necesaria una explicación más detallada para comprender plenamente cómo funciona la refrigeración adiabática, sus ventajas sobre el aire acondicionado y sus aplicaciones en la industria y la colectividad.
Sommaire
- Funcionamiento del enfriador adiabático de aire
- Enfriamiento evaporativo frente a aire acondicionado: ventajas energéticas, ecológicas y económicas
- Aplicaciones de los enfriadores evaporativos adiabáticos en la industria y los edificios comerciales
Funcionamiento del enfriador adiabático de aire
Cómo funciona la refrigeración evaporativa adiabática
El enfriamiento adiabático del aire reduce la temperatura ambiente gracias a la energía que absorbe el agua al vaporizarse. Cuando el agua entra en contacto con el aire caliente, parte de ella se evapora. Este cambio de estado requiere la absorción de energía calorífica para romper los enlaces de hidrógeno, un proceso que consume mucha energía conocido como calor latente de vaporización. Para que un kilogramo de agua a 20°C se evapore, debe absorber 2454 kJ de energía térmica.
Este flujo de calor del aire al agua enfría el aire circundante. A partir de una temperatura inicial de entre 25°C y 40°C, el aire puede perder entre 5°C y 11°C, según el tamaño de la instalación y las condiciones de humedad del exterior. El aire soplado y enfriado también tiene un mayor nivel de humedad, sobre todo a la salida de un enfriador adiabático directo.
Este enfriamiento se denomina adiabático, porque la energía se conserva en el interior del sistema agua/aire sin intercambiarse con el exterior: el calor sensible se transforma por evaporación en calor latente, es decir, en humedad.
Los principales componentes de un refrigerador adiabático
1. Medios adiabáticos
El panel evaporativo es la pieza central de la refrigeración adiabática. Su rendimiento depende de varios factores, como la temperatura del aire (y más concretamente el diferencial de temperatura entre el bulbo seco y el bulbo húmedo), la humedad relativa del aire y la presión atmosférica. Estos factores tienen un impacto directo en la velocidad de evaporación y, en consecuencia, en la eficacia del sistema de refrigeración.
El diseño y los materiales de los paneles son igual de importantes. Fabricados con celulosa estriada, estos medios evaporativos deben maximizar la superficie de contacto entre el aire y el agua, lo que mejora la refrigeración adiabática.
2. Sistema de distribución de agua
Asegurar una distribución uniforme y constante del agua sobre el medio adiabático es crucial para mantener una saturación óptima de los paneles y garantizar así una refrigeración adiabática eficaz. Ésta es la función de los distribuidores, boquillas o goteros. Las bombas, reguladores de caudal y válvulas de control mantienen una presión constante en el flujo de agua. Las tuberías minimizan las pérdidas de presión.
La calidad del agua también es un factor importante en laeficacia del proceso de evaporación. Un líquido sin sales ni partículas biológicas se evapora más fácilmente. Para garantizar la pureza del agua se utilizan filtros de desmineralización y sistemas de desinfección.
3. Sistema de ventilación
La ventilación es esencial en el sistema de refrigeración adiabática. Los ventiladores regulan la dirección y la velocidad del flujo de aire caliente hacia los paneles humidificados, controlando eficazmente el flujo de aire a través de los medios alveolares, aumentando la eficacia del proceso de refrigeración.
Además, los ambientadores están equipados con filtros que capturan las partículas y el polvo, mejorando la calidad del aire interior y protegiendo los medios adiabáticos de la obstrucción.
Enfriamiento evaporativo frente a aire acondicionado: ventajas energéticas, ecológicas y económicas
Eficiencia energética
Consumo eléctrico muy bajo para enfriar el aire
La electricidad consumida por un refrigerador adiabático procede únicamente de la ventilación y la circulación del agua, y representa sólo el 5% de la capacidad de refrigeración proporcionada. De hecho, el 95% de la capacidad de refrigeración se genera mediante el proceso natural de evaporación del agua, a diferencia del aire acondicionado, que depende totalmente de la electricidad para producir frío. Como resultado, ¡los enfriadores de aire adiabáticos consumen 10 veces menos electricidad que el aire acondicionado tradicional!
A título informativo, para enfriar una habitación de 250 m², el consumo eléctrico de una enfriadora adiabática oscila entre 1 y 3 kWh (según el modelo instalado).
Uso extremadamente bajo de agua para enfriar el ambiente
Una enfriadora adiabática consume unos 120 litros de agua al día para enfriar una sala de 250 m². Esta cantidad es insignificante: el sector industrial gasta una media de 500 litros de agua al día por trabajador.
A modo de ejemplo, si esta sala tiene 12 puestos de trabajo, el consumo de agua de la enfriadora representa sólo el 2% del consumo medio diario por empleado. Por tanto, las neveras adiabáticas tienen un impacto mínimo en el consumo total de agua en un entorno industrial.
Excelente eficiencia energética
Los sistemas de refrigeración evaporativa son más eficientes energéticamente que los sistemas de aire acondicionado basados en la refrigeración por compresión: COP 15-20 frente a 2-5.
Además, la eficiencia energética de un enfriador adiabático aumenta con la temperatura ambiente, ya que el aire caliente favorece la evaporación del agua, mejorando la capacidad de enfriamiento sin aumentar significativamente la demanda de energía. El aire acondicionado, en cambio, requiere una gran intensidad energética para alcanzar la temperatura interior deseada.
Por tanto, la alta eficiencia energética de la refrigeración adiabática es especialmente ventajosa durante las olas de calor o en industrias con gran disipación de calor.
Impacto en el medio ambiente
Baja huella de carbono
El refrigerador adiabático sólo utiliza vapor de agua como refrigerante, a diferencia de los aparatos de aire acondicionado que emplean refrigerantes químicos con un elevado potencial de calentamiento global. Este uso del vapor reduce considerablemente la huella de carbono y las emisiones de gases de efecto invernadero. Los aparatos de aire acondicionado son responsables de alrededor del 5% de las emisiones deCO2 del sector de la construcción.
Al utilizar vapor de agua, el enfriador adiabático no contribuye a la contaminación atmosférica, al agotamiento de la capa de ozono ni al calentamiento global. El agua drenada puede verterse en el sistema de aguas residuales sin pretratamiento, lo que añade otra ventaja ecológica.
Contribución cero al calentamiento urbano
Cuanto mayor sea la tasa de cambio de aire, más eficaz será el proceso de enfriamiento adiabático. Los enfriadores adiabáticos están diseñados para funcionar eficazmente en espacios abiertos. Al liberar aire frío en estos espacios abiertos, los enfriadores adiabáticos reducen la temperatura tanto dentro de los edificios como alrededor de las instalaciones. La refrigeración adiabática es, por tanto, una solución eficaz para combatir el calentamiento urbano y la formación de islas de calor, a diferencia del aire acondicionado, que expulsa el flujo de aire caliente de los condensadores al ambiente exterior.
Reciclabilidad de los componentes
Los refrigeradores de aire son sostenibles y respetuosos con el medio ambiente, ya que pueden reciclarse al final de su vida útil, como parte de un esfuerzo por reducir el impacto medioambiental. Fabricados con materiales reciclables como el propileno y el aluminio revestido, contribuyen a una gestión de residuos más circular. Los componentes eléctricos se tratan de acuerdo con las directivas europeas RAEE. Los medios evaporativos pueden compostarse en instalaciones de tratamiento de residuos.
Coste y retorno de la inversión
Rápida amortización de la inversión
Los enfriadores de aire ofrecen una importante ventaja económica gracias a su coste inicial relativamente bajo.
En comparación con los climatizadores tradicionales, los costes de instalación de un sistema adiabático también son reducidos, incluso para instalaciones fijas en tejados o paredes. En cuanto al enfriador adiabático móvil, no hay costes de instalación; sólo necesitas una toma de corriente.
La depreciación del equipo a lo largo de 10 años representa sólo unos cientos de euros al año.
Bajos costes de funcionamiento
Los enfriadores de aire destacan por sus asequibles costes de funcionamiento, que cubren tanto la electricidad como el agua. Para una sala de 250 m², el coste de funcionamiento diario suele ser de unas pocas decenas de céntimos.
Los costes de servicio y mantenimiento son unas 10 veces inferiores a los de los climatizadores convencionales, gracias a su diseño sencillo y al número limitado de componentes que requieren revisiones periódicas. Las tareas de mantenimiento, como la limpieza de los medios alveolares, los filtros y la bandeja de retención de agua, se realizan rápidamente y no requieren personal especializado. La sustitución del panel evaporativo cada dos años es la principal tarea de mantenimiento.
Si se tienen en cuenta todos estos costes, los enfriadores adiabáticos de aire ofrecen un coste global de funcionamiento significativamente inferior al de los sistemas de aire acondicionado, lo que se traduce en un rápido retorno de la inversión.
Mayor comodidad y productividad de los empleados
La productividad disminuye en cuanto las temperaturas superan los 24-26°C, y se reduce a la mitad cuando los termómetros superan los 33-34°C, fenómeno conocido como estrés térmico. Por tanto, mantener unas condiciones óptimas de temperatura y humedad repercute directamente en la productividad de los trabajadores.
A diferencia del aire acondicionado, que reseca el aire y puede provocar una ola de frío, los refrigeradores adiabáticos crean un entorno de trabajo confortable, conforme a las normas reglamentarias sobre condiciones de trabajo.
Al mantener una humedad adecuada, los enfriadores de aire adiabáticos también ayudan a prevenir los problemas asociados a las descargas electrostáticas, mejorando la seguridad de los equipos y la productividad de los empleados. Además de sus beneficios para la salud, emiten un nivel de ruido inferior al de los acondicionadores de aire (-10 dB), creando un ambiente de trabajo más silencioso y propicio para la concentración.
Aplicaciones de los enfriadores evaporativos adiabáticos en la industria y los edificios comerciales
La refrigeración evaporativa adiabática es una solución eficaz y económica para mantener un entorno confortable y productivo en la industria y las colectividades.
Estos locales suelen necesitar un sistema de refrigeración eficaz para mantener unas condiciones de trabajo confortables para el personal y proteger los bienes sensibles a la temperatura. La instalación de climatizadores evaporativos móviles ofrece una solución de refrigeración adiabática flexible que puede desplazarse y adaptarse a distintas zonas del edificio. Si el objetivo es reducir la temperatura global del edificio, es preferible instalar un sistema adiabático fijo con mayor caudal.
Plantas de producción
En las plantas de producción, donde las máquinas y los equipos suelen generar calor, la refrigeración adiabática es una solución eficaz para mantener el rendimiento operativo y, al mismo tiempo, cumplir los criterios de ambiente interior establecidos en el Código Laboral francés. Utilizando sistemas portátiles de refrigeración adiabática, es posible orientar con precisión las zonas de trabajo o los equipos que requieren refrigeración, preservando así la integridad de los equipos sensibles a la temperatura. Los enfriadores evaporativos garantizan una ventilación adecuada de los locales y favorecen el confort térmico de los trabajadores.
Locales con grandes espacios abiertos
Estos edificios presentan retos de refrigeración únicos. Los techos altos y las puertas frecuentemente abiertas hacen que el aire acondicionado convencional sea poco práctico y demasiado caro.
La refrigeración adiabática es una forma eficaz y económica de mantener una temperatura y humedad confortables para los operarios, sobre todo cuando las temperaturas exteriores fluctúan. Algunos sistemas móviles de refrigeración adiabática son especialmente útiles para proporcionar confort térmico a los operarios que trabajan al aire libre (casetas, talleres mecánicos, etc.).
La refrigeración adiabática es especialmente adecuada para este tipo de espacio, con grandes zonas abiertas y sin tabiques.
Grandes volúmenes con alta densidad de personas
La refrigeración adiabática directa ofrece una solución ideal para estos espacios grandes y concurridos, donde la ganancia solar combinada con la ganancia de calor del público y las actividades internas dificultan la regulación de la temperatura, sobre todo cuando el edificio no está climatizado y es de construcción ligera. Los enfriadores adiabáticos proporcionan aire fresco manteniendo una temperatura ambiente agradable y una humedad óptima, lo que garantiza el confort estival de los ocupantes. La ventilación incorporada a los enfriadores evaporativos garantiza que el aire circule adecuadamente.
