enfriamiento evaporativo

INTRODUCCION
El enfriamiento Evaporativo ocurre cada vez que un gas fluye sobre un líquido. La evaporación debe ocurrir a partir de la superficie del líquido.
El enfriamiento Evapórativo es una opción para lograr las condiciones de comodidad térmica en los edificios, tanto los habitados por humanos, como los de explotación pecuaria.

Actualmente en el mercado, existen enfriadores mecánicosaccionados por motores eléctricos, que aprovechan la disponibilidad del aire ambiente para evaporar agua, y a través de este efecto adiabático, obtener enfriamiento en el aire.

Los más tradicionales son, para habitaciones los de caja que contienen filtro de aire, contenedor y bomba de agua, ventilador y rejillas que orientan la salida del aire frío; y para espacios de explotación pecuaria, losnebulizadores de agua, que permiten a un ambiente abierto, con circulación natural o forzada del aire, la obtención de aire frío.

Anteriormente existieron numerosos ejemplos de enfriadores de espacios a partir de la evaporación de agua sobre superficies húmedas, saltos de esta, o espejos de agua.

Muchos recomiendan utilizar primero estos últimos como sistemas pasivos incorporados a laarquitectura de edificios, y solo completar las necesidades de enfriamiento con los sistemas mecánicos. Lo anterior permite obtener el edificio de menor impacto ambiental y por lo tanto, el más sustentable.

El enfriamiento evaporativo es un proceso natural que utiliza el agua como refrigerante y que se aplica para transmitir a la atmósfera el calor excedente de diferentes procesos y máquinastérmicas. Es uno de los más eficientes métodos para enfriar un recinto. Se basa en el fenómeno físico de la evaporación y solo es necesaria una pequeña aportación de agua para iniciar el proceso.
 

A continuación se discutirán los principios del enfriamiento evaporativo y las aplicaciones del mismo en la edificación.









Empezaremos por definir algunos conceptos muy importantescomo los son: aire, enfriamiento evaporativo, mezcla aire-vapor agua, humedad, humedad relativa, temperatura de bulbo húmedo, y psicómetro.

AIRE.
El aire es una mezcla de Nitrógeno, Oxigeno, Bióxido de carbono, otros gases, vapor de agua y partículas sólidas en suspensión otros aerosoles.
Con el fin de obtener un modelo sencillo para entender y calcular los cambios físicos de la mezcladescrita, la forma tradicional de la termodinámica estudia el aire como una mezcla simplificada de gases ideales, es decir una mezcla de gas (aire seco) y vapor de agua (que se considera un gas). Entendiendo que el agua sólo forma parte de la mezcla si se encuentra en forma de vapor. Las gotas de agua se encontrarán en suspensión en fase líquida.

ENFRIAMIENTO EVAPORATIVO.
Como se menciona en elpárrafo anterior, el agua pasa del estado líquido a la fase de vapor, y es en este estado como forma parte de la mezcla aire agua.
Para poder pasar del estado líquido a vapor, el agua necesita “hervir”, y por lo tanto requiere de energía en forma de calor. Cuando este cambio ocurre en el seno de la mezcla agua aire, el calor lo tomará la mezcla de su energía interna, provocando una disminución de latemperatura de esta, este efecto de enfriamiento que toma calor de sí mismo, se le llama enfriamiento adiabático, y es este efecto el que llamaremos enfriamiento evaporativo.

MEZCLA AIRE VAPOR DE AGUA.
De acuerdo con la regla de Dalton, la presión total de la mezcla es igual a la suma de las presiones parciales a la que se encuentra cada una de las sustancias. Y la presión parcial de cadacomponente, es función del contenido de esta sustancia en la mezcla ( la fracción molar multiplicada por la presión total).

Finalmente, la presión total de la mezcla será la suma de las presiones parciales de los componentes. Si simplificamos que los gases que contiene el aire son un componente (a, aire seco) y la otra componente es el vapor de agua (w), entonces
P = Pa + Pw
Si permitimos...