Sistemas de enfriamiento evaporativo

Sistemas de climatización por enfriamiento evaporativo

Basándose en este principio que hemos indicado, usado en muchos ámbitos desde tiempos antiguos, se han desarrollado sistemas que sirven para climatizar todo tipo de estancias. Estos sistemas garantizan el control del consumo del agua, integran funcionamiento con recirculación del agua garantizando su calidad y adaptan la cantidad de aire de intercambio a la necesidad real.

Estos equipos, que integran todos los componentes en un sistema compacto, reciben el nombre de climatizadores, acondicionadores o enfriadores evaporativos, o simplemente evaporativos.
 

Fundamentos físicos de los sistemas evaporativos

El enfriamiento evaporativo es un proceso adiabático a entalpía constante, que da lugar a un enfriamiento del aire y aumento de la humedad, consiguiendo refrigerar el ambiente. Teniendo en cuenta que el calor total es la suma del calor sensible (debido a un incremento de temperatura) y del calor latente (debido al calor latente que posee el agua en forma de vapor), la refrigeración por evaporación consiste en disminuir el calor sensible aumentando el calor latente, sin variar el calor total. Es decir, el proceso de enfriamiento evaporativo disminuye la temperatura del aire a coste de aumentar su humedad.

A nivel práctico el fenómeno se puede explicar del siguiente modo: si hacemos circular un volumen de aire a una velocidad baja a través de un panel humidificado constantemente por agua, o de una corriente de agua pulverizada, el aire a su paso por el panel evaporará parte de esa agua, transformando su calor sensible en calor latente, manteniendo constante el calor total. Esto origina por lo tanto una disminución de la temperatura efectiva del aire y un aumento de su humedad. En función de las condiciones del aire de entrada, fundamentalmente la humedad relativa en la entrada, el aire a la salida del proceso ha reducido su temperatura.

En función de las temperaturas y humedades se consiguen valores de enfriamiento de hasta 11ºC respecto a la temperatura seca de entrada. Este aire frío será el que circulará en el interior del local a tratar, logrando en el ambiente una disminución de la temperatura. Para un funcionamiento adecuado, los sistemas evaporativos requieren de una circulación del aire constante y adicionalmente a la reducción de temperatura que tiene lugar en el panel evaporativo, se produce una disminución de la sensación térmica debida al movimiento del aire. Por lo tanto, y a nivel de usuario, un climatizador evaporativo es el conjunto de elementos mecánicos que hacen posible esta transformación en las condiciones del aire.

Tipos de sistemas de enfriamiento evaporativo

Los sistemas evaporativos pueden ser de tipo directo, indirecto o una combinación de ambos:
 

•  Sistemas de enfriamiento evaporativo indirecto: la evaporación del agua se produce por un sistema secundario de aire que intercambia calor y la superficie se enfría por el contacto de este aire.
• Sistemas de enfriamiento evaporativo directo: en estos equipos el agua se evapora directamente en el aire de aporte, que cede calor sensible para que se produzca esta evaporación.
• Equipos de enfriamiento evaporativo mixto: estos sistemas integran los dos casos anteriores mediante una serie de módulos secuenciales que mejoran su rendimiento 

Ventajas de los sistemas evaporativos

Los climatizadores evaporativos son económicamente muy competitivos, ya que su coste de adquisición y explotación es bajo, especialmente si se compara con la equivalente instalación de aire acondicionado por compresor.  

Por el principio de funcionamiento, el coste fundamental de un climatizador evaporativo es el de la circulación del aire, similar al de un ventilador. Su coste de instalación es bajo, ya que sólo precisa de una toma de agua y una fuente de energía eléctrica sin ninguna canalización complementaria y presenta un mantenimiento muy económico y al incorporar pocas piezas de trabajo se reducen las probabilidades de producción de fallos.

Existen sistemas de muchos tamaños, para aplicaciones a nivel industrial, por ejemplo, en naves, o en viviendas, con tamaños mucho más pequeños, por lo que es una solución flexible, adaptable y eficiente.

Inconvenientes de los sistemas evaporativos

Los climatizadores evaporativos tienen una capacidad de regulación pobre y normalmente no son capaces por si solos para alcanzar condiciones de confort (temperatura 21ºC – 25ºC humedad relativa 40% – 65%).

Como ya hemos visto, su capacidad de refrigerar el ambiente está directamente relacionada con las condiciones en las que se encuentre el aire de entrada al climatizador. Si el aire de entrada al sistema tiene una humedad elevada el climatizador no podrá disminuir más que unos pocos grados su temperatura y si la temperatura del aire de entrada es demasiado elevada la bajada de temperatura conseguida no será suficiente.

Para conseguir una sensación de confort es igual de importante la temperatura del aire como su humedad relativa, un ambiente de humedad elevada es sofocante para las personas. El ser humano se refrigera mediante la sudoración, durante este proceso producimos sudor que se evapora en el ambiente robando calor a nuestro cuerpo, si el aire del ambiente es muy húmedo el sudor no se evapora y la temperatura del cuerpo no disminuye lo que produce una sensación de bochorno.

En zonas costeras o con fuentes de agua cercanas, ríos, lagos… No es recomendable utilizar sistemas evaporativos ya que el aire del ambiente es húmedo. En espacios cerrados sin una ventilación adecuado el aire húmedo puede producir humedades, hongos, etc.