El agua como refrigerante

El agua es uno de los refrigerantes más potentes que nos ofrece la naturaleza. Los sistemas de Oxycom aprovechan al máximo esta propiedad única y evaporan agua para generar refrigeración. Lo hacemos de varias maneras innovadoras. En este blog te explicamos por qué el agua es una excelente alternativa al refrigerante R-22 y cómo funciona la refrigeración basada en agua. Además, te mostramos estadísticas sobre los beneficios en sostenibilidad y la reducción de emisiones de CO₂ que puedes conseguir aplicando esta tecnología en tu instalación.

¿Por qué agua?

Los refrigerantes funcionan como fluidos de trabajo en aires acondicionados, bombas de calor y sistemas de refrigeración, absorbiendo y liberando calor al pasar continuamente entre el estado gaseoso y el estado líquido dentro de un ciclo de refrigeración cerrado.

El R-22 (un hidroclorofluorocarbono o HCFC) ha sido durante mucho tiempo el refrigerante más utilizado en los sistemas de aire acondicionado, pero actualmente se está eliminando progresivamente debido a su efecto destructivo sobre la capa de ozono. En su lugar, han ganado popularidad los sustitutos libres de cloro, especialmente los hidrofluorocarbonos (HFC), como el R-410A, R-407C y R-134a.

El agua también es uno de los muchos refrigerantes disponibles, con sus propias propiedades y número de refrigerante (R718). En sentido estricto, la tecnología de refrigeración evaporativa también utiliza agua como refrigerante, pero en lugar de evaporarse y condensarse repetidamente en un sistema de ciclo cerrado, se evapora continuamente enfriando y humidificando así una corriente de aire.

El agua es muy adecuada para este fin, ya que es uno de los refrigerantes más potentes de la naturaleza, con un calor latente de vaporización excepcionalmente alto (2501 kJ/kg a 0 °C). Así, la evaporación de agua a una velocidad de 1 L/h genera hasta 695 W de potencia de refrigeración.

Tecnología de refrigeración convencional

El aire acondicionado por compresión de vapor es la tecnología más utilizada para los sistemas de aire acondicionado, bomba de calor y refrigeración utilizados con fines residenciales, comerciales e industriales. Estos sistemas constan de cuatro componentes principales a través de los cuales se bombea el refrigerante en un ciclo cerrado:

• El compresor comprime adiabáticamente el refrigerante gaseoso, aumentando así su presión y temperatura.
• El serpentín del condensador permite que el refrigerante gaseoso se condense al estado líquido a presión constante, liberando así calor a su entorno.
• La válvula de expansión hace que el refrigerante líquido se expanda, reduciendo así su presión y temperatura.
• La batería del evaporador permite que el refrigerante líquido se evapore al estado gaseoso a presión constante, absorbiendo así calor de su entorno.

Tecnología de refrigeración evaporativa

En la refrigeración evaporativa, una corriente de aire no saturado se pone en contacto directo con una superficie húmeda. La capa límite alrededor de la superficie húmeda está naturalmente saturada de vapor de agua. A medida que el aire no saturado fluye a lo largo de la capa límite, el vapor de agua se difunde en la corriente de aire, impulsado por una diferencia en la concentración de vapor. El contenido de vapor de agua en la capa límite vuelve a su estado de saturación natural por la evaporación adiabática del agua. El calor latente necesario para el cambio de fase del agua se toma del calor sensible de la corriente de aire, lo que da lugar a una temperatura del aire más baja.

La temperatura más baja posible que se puede alcanzar es la temperatura de bulbo húmedo del aire, pero en la práctica es algo más alta debido a una eficiencia limitada. La eficiencia de saturación o eficiencia de bulbo húmedo se define como la relación entre la caída de temperatura realmente alcanzada y la caída de temperatura máxima posible.

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Generación de electricidad

Antes de analizar la diferencia de eficiencia energética entre el enfriamiento evaporativo y el enfriamiento convencional, echemos un vistazo a lo que cuesta generar energía. Hay varios tipos de combustible disponibles que las centrales eléctricas pueden utilizar para generar electricidad. Por ejemplo, en Oriente Medio y en muchas otras partes del mundo, utilizan petróleo y gas natural, con lo que emiten grandes cantidades de CO₂. Las centrales eléctricas también necesitan agua para generar electricidad, que se utiliza principalmente para la refrigeración. Por ejemplo, las centrales que funcionan con petróleo consumen 3,19 litros de agua y emiten 0,84 kg de CO₂ por kWh de electricidad generada.

Refrigeración evaporativa frente a refrigeración convencional

Se han realizado cálculos comparativos para el enfriamiento evaporativo y la tecnología de aire acondicionado convencional que proporcionan igual potencia de enfriamiento. Se ha elegido como referencia el enfriamiento evaporativo con una tasa de evaporación arbitraria de 1 litro de agua por hora, que corresponde a 695 W de potencia de refrigeración. Se supone que la electricidad se genera en centrales eléctricas que funcionan con petróleo. El agua destinada a los enfriadores evaporativos debe ser preferiblemente potable. Normalmente, la desalinización mediante ósmosis inversa requiere unos 4 kWh de energía eléctrica por m³ de agua.

Para más información sobre la eficiencia del enfriamiento evaporativo frente al aire acondicionado, consulta nuestra página: Enfriamiento evaporativo frente al aire acondicionado.

Conclusión

En lo que respecta únicamente al aspecto de la refrigeración pura, el uso de la tecnología de enfriamiento evaporativo en lugar de la tecnología convencional de aire acondicionado por compresión de vapor reduce el consumo de electricidad y las emisiones de CO₂ en más de un 90%.

La tecnología de enfriamiento evaporativo requiere intrínsecamente agua para evaporarse, pero los sistemas existentes de aire acondicionado por compresión de vapor consumen indirectamente cantidades significativas de agua. Por lo tanto, el aumento de la adopción de la tecnología de enfriamiento evaporativo tendrá menos impacto en el consumo mundial de agua de lo que cabría esperar.

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