Calculo de Enfriamiento por Evaporación
Publicado: 5 de febrero de 2007
Por: Eric Antonio Macay Mero, Ingeniero Mecánico
La refrigeración por evaporación se fundamenta en un principio físico que para evaporar agua, consumimos una cantidad de calor del aire que esta dentro de un ambiente. Lo que da como consecuencia que la temperatura del aire baja y además también aumenta la humedad relativa de ese ambiente, situación que en zonas donde la humedad relativa es alta no queremos.
Existen varias maneras de realizar este enfriamiento evaporativo estas son:
Existen varias maneras de realizar este enfriamiento evaporativo estas son:
- Refrigeración por aspersión o fooging (sistema de riego).
- Refrigeración por enfriamiento o cooling (panel evaporativo).
Vamos a detallar en el presente artículo un método de cálculo para obtener la cantidad de humedad que se puede aportar al sistema.
Según algunos autores la humedad relativa (H.R.) debe ser como máximo el 75% para el confort de las aves.
Además existe una medida que se conoce como el índice de calor cuyo valor no debe sobrepasar 106.7.
Índice de calor ( Ic.)
Según algunos autores la humedad relativa (H.R.) debe ser como máximo el 75% para el confort de las aves.
Además existe una medida que se conoce como el índice de calor cuyo valor no debe sobrepasar 106.7.
Índice de calor ( Ic.)
Si tenemos un ambiente con una temperatura de 28.4 con una H.R. del 71%, el índice de calor será:
Ic = 28.4 ºC + 71 % H.R = 99.4 / Las aves reencuentran bien.
Ic = 28.4 ºC + 71 % H.R = 99.4 / Las aves reencuentran bien.
Si a esta temperatura la H.R. aumenta al 81% su índice de calor será:
Ic = 28.42ºC + 81 % H.R. = 109.4 / Las aves sufren por calor.
Ic = 28.42ºC + 81 % H.R. = 109.4 / Las aves sufren por calor.
Si la H.R. siguiera subiendo hasta el 91% el índice de calor será:
Ic = 28.4 ºC + 91 % H.R. = 119.4 / Las aves comienzan a morir.
Cuando el indice de calor es mayor de 120 las aves mueren por calor.
Por lo tanto otro limitante sería la temperatura (106.7-75= 31.7) si consideramos una H.R. del 75%.
Como conclusión nuestro limitante superior para el confort de las aves es de:
Ic = 28.4 ºC + 91 % H.R. = 119.4 / Las aves comienzan a morir.
Cuando el indice de calor es mayor de 120 las aves mueren por calor.
Por lo tanto otro limitante sería la temperatura (106.7-75= 31.7) si consideramos una H.R. del 75%.
Como conclusión nuestro limitante superior para el confort de las aves es de:
- H.R. 75%
- Temperatura 31.7 ºC.
Una pregunta que nos hacemos frecuentemente es. ¿Que cantidad de agua debo aportar al sistema?, sin exceder la H.R. limitante para que me de cómo consecuencia una disminución de la temperatura en el ambiente y cuanto será el valor promedio que bajaría la temperatura en mi ambiente.
Para conseguir estos valores nos debemos basar en el diagrama psicométrico del aire y obtener los respectivos datos.
Diagrama psicométrico.
El diagrama psicométrico del aire es el estudio del estado de una masa de aire regido por funciones matemáticas, algunas experimentales .Y ha dado como consecuencia la elaboración de este diagrama. Lo cual no vamos a explicar aquí, pero si podemos hablar de sus características y utilidad. Este esta formado de la siguiente manera:
Para conseguir estos valores nos debemos basar en el diagrama psicométrico del aire y obtener los respectivos datos.
Diagrama psicométrico.
El diagrama psicométrico del aire es el estudio del estado de una masa de aire regido por funciones matemáticas, algunas experimentales .Y ha dado como consecuencia la elaboración de este diagrama. Lo cual no vamos a explicar aquí, pero si podemos hablar de sus características y utilidad. Este esta formado de la siguiente manera:
- Una serie de curvas índican el porcentaje de húmedas H.R. %.
- Una serie de rectas horizontales que corresponden a las temperaturas de rocío t’.
- Una serie de rectas casi verticales representan temperaturas secas t.
- Una serie de rectas ínclinadas marcan la temperatura húmeda t’’.
La utilidad del diagrama es que te ayuda a visualizar el punto en que te encuentras a la temperatura seca y la humedad relativa punto inicial. Y puedes extrapolar un punto hasta donde puedes llegar como limite teóricamente.(fig.3)
Pero además en la( fig.4) una serie de rectas nos dan el volumen de aire seco. Lo que nos sirve para analizar la cantidad de agua que debemos aportar al sistema.
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Cálculo de la cantidad de gr. de humedad que debo aportar.
Pero además en la( fig.4) una serie de rectas nos dan el volumen de aire seco. Lo que nos sirve para analizar la cantidad de agua que debemos aportar al sistema.
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Cálculo de la cantidad de gr. de humedad que debo aportar.
Ver tabla (Fig.No.5) Diagrama psicométrico.
- Si tengo una temperatura ambiente de 35ºC y H.R. 30% punto inicial.
Obtengo de la tabla un valor de 11.0 gr.humedad/Kg de aire seco.
- Si deseo bajar la temperatua a 26 ºC y H.R. 70%.
Obtengo de la tabla un valor de 14.75 gr.humedad/Kg de aire seco.
Por tanto la diferencia de agua que debo aportar por kilo de aire es de 3.75 gr./Kg.(1)
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Cálculo de la cantidad de aire a renovar dentro de el galpón.
Si tenemos las siguientes dimensiones de un galpón:
- Si tengo una temperatura ambiente de 35ºC y H.R. 30% punto inicial.
Obtengo de la tabla un valor de 11.0 gr.humedad/Kg de aire seco.
- Si deseo bajar la temperatua a 26 ºC y H.R. 70%.
Obtengo de la tabla un valor de 14.75 gr.humedad/Kg de aire seco.
Por tanto la diferencia de agua que debo aportar por kilo de aire es de 3.75 gr./Kg.(1)
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Cálculo de la cantidad de aire a renovar dentro de el galpón.
Si tenemos las siguientes dimensiones de un galpón:
- Largo 120 m.
- Ancho 12 m.
- Altura 3m.
Nuestro volumen será:
- 4.320 m3.
Si necesito renovar el aire cada minuto debo multiplicar por 60.
- 259.200 m3/hora.(2)
Si tengo un ventilador de 36” de aproximadamente 18.000 m3/hr. La cantidad de ventiladores será.
- 259.200 m3/hora / 18.000m3/hr. = 14.4 u. Es decir 15 ventiladores.
Cálculo de la cantidad de aire que debo aportar:
Ver tabla ( Fig. 2 )Densidad del aire.
- A 35ºc y a 1 bar. de presión de la tabla obtengo la densidad del aire: 1,16 Kg./m3.(3)
Al multiplicar 259.200 m3/hr.x 1,16 Kg./ m3. =300.672 Kg./hr.(4)
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Cálculo de la cantidad de boquillas que debo colocar:
Ver tabla No.3 boquillas.
Ver tabla No.3 boquillas.
- Al multiplicar 300.672Kg./hr. (4) X 3.75 gr/Kg. (1)= 1.127.520.gr/hora.
- Al dividir 1.127.520 gr./hora. / 1.000 gr/lt. = 1.127,52 lt./hora (5).
- Del manual de boquilla escogo una boquilla tipo de 7.6 lt./hr.
- Al dividir 1.127,52 lt../hr. / 7.6 lt../hr. = 148.4 boquillas.
Escogo 149 boquillas de 7.6 lt../hr. A una presión de 7 bar.(100psi.)
| Tabla No.3 | |||||||||
Capacidad (lt./hora.) | Angulo de aspersión | ||||||||
| Fogger | Fogger | ||||||||
| Boquilla No. | No. | ||||||||
| 1.5 | 3 | 7 | 10 | 14 | 3 | 7 | 14 | ||
| bar. | bar. | bar. | bar. | bar. | bar. | bar. | bar. | ||
| 1/8SF-CE1 | 1.8 | 2.5 | 3.8 | 4.5 | 5.4 | 110º | 110º | 100º | |
| 1/8SF-CE2 | SF2,SF-CE2 | 3.5 | 5 | 7.6 | 9.1 | 10.8 | 105º | 105º | 100º |
| 1/8SF-CE3 | SF3,SF-CE3 | 5.3 | 7.5 | 11.4 | 13.2 | 15.2 | 118º | 118º | 100º |
Conclusiones
A.- He logrado bajar la temperatura 9ºC de 35ºC a 26º C.
B.- La H.R. ha aumentado de 30 % a 70%.
C.-Ic.= 26 ºC + 70% H.R. = 96 las aves se encuentran bien.
D.- Debo colocar unos 15 ventiladores de 18.000 m3/hr. Para que aporten la cantidad de aire deseado.
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