Experimental and theoretical study of adiabatic humidification in HVAC&R applications

Estudio teórico experimental de la humidificación adiabática en aplicaciones HVAC&R

Este artículo presenta los resultados del estudio realizado para obtener un tratamiento teórico unificado de la humidificaciónadiabática, aplicable a sistemas de refrigeración y acondicionamiento de aire con la cual generar una herramienta decálculo que pueda ser utilizada en terreno como parte de su diagnóstico en auditorías energéticas de este tipo de sistemas.Para lograr esto se realizan una serie de ensayos y análisis de tipo experimental en dos diferentes clases de equipo. Elmodelo computacional permite predecir la efectividad del sistema y principales variables de salida como la temperatura ycontenido de humedad mediante la medición de las condiciones de entrada de temperatura y flujos másicos de los fluidosque intervienen en la transferencia de masa y energía. La clave en el análisis es la definición del coeficiente global detransferencia de calor AU, considerando la influencia de los flujos de agua y aire en el sistema. Se describe un ejemplo devalidación del modelo por cada tipo de sistema seleccionado en este estudio.

INTRODUCCIÓN

Existen dos tipos de procesos de humidificación comúnmente utilizados en aplicaciones HVAC&R: los sistemas isotérmicos y los adiabáticos.

Los sistemas de humidificación isotérmicos utilizan energía calorífica para generar vapor y distribuirlo en una corriente de aire o directamente en una sala.

Los sistemas adiabáticos se utilizan ampliamente en salas de ordenadores, hospitales, laboratorios, museos y otros espacios donde el control del nivel de humedad es crucial para la salud, el almacenamiento o la fabricación. Los humidificadores que utilizan este proceso, intercambian el calor sensible del aire con el calor latente del agua para lograr la evaporación. El resultado es un descenso de la temperatura del aire mientras la entalpía del aire permanece casi constante. En otras palabras, la humedad se añade al aire a expensas (o en beneficio) de un descenso de la temperatura del aire. Cuando se diseña un sistema adiabático, hay que tener muy en cuenta las condiciones de temperatura y humedad del aire de entrada. Dado que el proceso se produce a una entalpía casi constante, el aire debe estar lo suficientemente caliente como para absorber suficiente humedad para alcanzar la humedad relativa deseada en el espacio. Por lo tanto, el aire entrante debe precalentarse antes de la humidificación, especialmente en los climas más fríos y en los sistemas con grandes cantidades de aire exterior.

Hay tres tipos generales de humidificadores adiabáticos: enfriadores evaporativos, medios húmedos y atomización de agua. El objetivo principal de este estudio es desarrollar una metodología y un modelo de simulación simplificado para determinar las condiciones de funcionamiento y la eficacia de este tipo de equipos in situ, como parte de un proceso de puesta en marcha de sistemas HVAC&R.