Si eres de los que usa el transporte público en la Ciudad de México, lo más seguro es que en temporada de calor te hayas cruzado con los ventiladores que arrojan una ligera brisa mientras transbordas de la estación del Metro Tacubaya o Chabacano. ¿Sabías que estos sistemas están recurriendo al principio de enfriamiento evaporativo, uno de los métodos de climatización más eficientes del mundo actual?
Si bien este método de enfriamiento se conoce desde el neolítico, su expansión por todo el mundo comenzó a mediados de la década de 1950, gracias al inventor sueco Carl Munters. Sus ideas sobre las leyes de la termodinámica le permitieron desarrollar sistemas de enfriamiento basados en la evaporación de agua y la deshumidificación, los cuales se comercializan en la actualidad bajo la marca que lleva su apellido.
Los componentes clave que desarrolló Munters fueron la rueda desecante y los paneles evaporativos, si bien a lo largo de su vida solicitó cerca de 1 mil patentes relacionadas con este principio de funcionamiento.
Pues bien, los equipos de enfriamiento evaporativo basan su funcionamiento en un proceso natural que utiliza el agua como refrigerante, la cual transmite a la atmósfera el excedente de calor de distintos procesos, máquinas y ambientes.
El principio del enfriamiento evaporativo se basa en el hecho de que la evaporación de un líquido absorbe una cantidad significativamente mayor de calor de la que se requiere para elevar su temperatura unos cuantos grados.
De ahí su alto grado de eficiencia. Para lograr este proceso de manera eficaz, el enfriamiento evaporativo se basa en dos fenómenos importantes:
- A una temperatura y presión estándares, se requiere cerca de 60 veces más calor para evaporar una cierta cantidad de agua de la que se necesita para elevar su temperatura en 10 ºC
- El aire que no está saturado de humedad puede absorber una cierta cantidad adicional de vapor de agua, en cuyo caso el calor contenido en el aire es absorbido por la vaporización del agua. Este cambio de fase de vapor a líquido provoca el enfriamiento simultáneo del aire y del agua que permanece en estado líquido
Dicho de otro modo: inyectar finas gotas de agua en un flujo de aire no saturado de humedad (o sea, seco) provoca que la temperatura baje y que, al mismo tiempo, aumente la humedad, lo que ayuda a mejorar la sensación térmica.
Ahora bien, el efecto de enfriamiento depende de varios parámetros relacionados con el ambiente y el proceso, pero una posible reducción de temperatura mayor de 10 ºC es bastante común, sobre todo en climas cálidos y secos, lo que significa un gran potencial de reducción de la carga de enfriamiento de un edificio, por ejemplo.
El potencial del enfriamiento evaporativo disminuye y tiende a ser nulo cuando el aire está cerca de los niveles de saturación de humedad. A pesar de eso, en climas húmedos el enfriamiento evaporativo puede utilizarse como enfriamiento evaporativo indirecto. En este método, el aire usado para enfriar un espacio cruza a través de un intercambiador de calor, el cual es enfriado por un flujo de aire exterior convenientemente humidificado, o mejor aún, por una descarga de aire humidificado. Si las condiciones climáticas lo permiten, tanto el enfriamiento evaporativo directo como el indirecto pueden usarse, con grandes ahorros de energía.
Por todas estas razones, la energía que se necesita al usar un sistema de enfriamiento evaporativo puede ser hasta cuatro veces menor que la de un sistema convencional con la misma capacidad de enfriamiento, pero puede ser 10 veces más eficaz en climas cálidos y secos. En términos técnicos, la evaporación de 1 metro cúbico de agua puede lograr un efecto de enfriamiento de alrededor de 2.5×106 kJ (700 kWh). Un sistema de aire acondicionado convencional, con un coeficiente de desempeño (COP, por sus siglas en inglés) de 3, requeriría hasta 230 kWh de electricidad para obtener el mismo efecto de enfriamiento. Por lo tanto, siempre y cuando el suministro de agua no sea un problema, el enfriamiento evaporativo es ampliamente recomendable.
La energía que se necesita al usar un sistema de enfriamiento evaporativo puede ser hasta cuatro veces menor que la de un sistema convencional con la misma capacidad de enfriamiento, pero puede ser 10 veces más eficaz en climas cálidos y secos
También es importante señalar que el enfriamiento evaporativo puede usarse no sólo como sistema de aire acondicionado en hogares y sitios de trabajo, sino en casas de crianza localizadas en climas cálidos y secos y para el almacenamiento a corto plazo de productos que pueden estar sujetos a temperaturas relativamente cálidas y que podrían deteriorarse rápidamente ante un evento de calor más severo.
El incremento en los costos de la energía también puede mejorar las ventajas comparativas del enfriamiento evaporativo para el prenfriamiento y enfriamiento de condensadores en sistemas de refrigeración convencionales y de algunos intercambiadores de calor en climas cálidos moderadamente húmedos.
Los equipos de enfriamiento evaporativo constituyen una de las alternativas más eficientes en el campo de la refrigeración industrial, utilizándose en la mayor parte de los procesos que requieren frío para su funcionamiento. Sin ellos, muchos de estos procesos no podrían realizarse o lo harían a un rendimiento inferior y, como consecuencia, se produciría un mayor consumo de recursos naturales.
