Aire III. Aire Acondicionado. TECNOL.

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Tecnología

El acondicionamiento del a. consiste en el control simultáneo, mediante un sistema de refrigeración mecánica (o por absorción) y el equipo auxiliar preciso, de la temperatura (v.), humedad, limpieza y distribución del a. dentro de un local, edificio o instalación determinada. Difiere esencialmente de los sistemas de calefacción (v.) o refrigeración (v. FRío, TÉCNICA DEL) ordinarios en la regulación de la humedad (v.) del a. dentro de los límites precisos para hacer confortable el medio ambiente. Aunque el acondicionamiento de a. se emplea generalmente para locales habitados con el objeto indicado, existen instalaciones o equipos de maquinaria que necesitan, para un funcionamiento correcto, que la humedad no sobrepase ciertos límites, ya que en caso contrario se producirían corrosiones en materiales metálicos, descomposición de sustancias orgánicas y determinadas averías en equipos eléctricos. En estos últimos casos es aconsejable rebajar notablemente la humedad del a.; no obstante, en algunos casos la humedad no debe ser excesivamente baja, pues fácilmente se producen efectos de acumulación de electricidad estática no deseables.

Los requisitos de acondicionamiento varían según el empleo que se dé al local en cuestión. En el caso de hoteles, restaurantes, salas de espectáculos, grandes almacenes o viviendas, estos requisitos suelen ser bastante amplios, pero si se trata de laboratorios las exigencias son mucho más rigurosas. Como ejemplo de este último caso puede indicarse que las normas exigen para un laboratorio de metrología dimensional los valores siguientes: temperatura: 20° C±0,5° C; humedad: 30 a 50%; polvo: máximo de 200 partículas de tamaño superior a 0,5 micras, por litro.

Actualmente se emplean sistemas de a. a. en las industrias de precisión y electrónica, en ciertas clases de procesos tipográficos, ya que la humedad altera las dimensiones del papel, en determinadas industrias químicas y farmacéuticas (en las que a veces se impone además una esterilización del a.), en la elaboración y envasado de productos alimenticios, en la fabricación de cigarros y cigarrillos, etc. Incluso en trenes, autobuses y coches de turismo se va extendiendo cada vez más la utilización de los métodos modernos de acondicionamiento de a.

Humedad. Se llama humedad absoluta del a. la cantidad en gramos de vapor de agua (v.) que acompaña a un kilogramo de a. a la presión ambiente. El a. es totalmente seco cuando su humedad absoluta es nula. Por otra parte, la humedad absoluta tiene un límite superior que depende de la temperatura del a. y que corresponde a la saturación; en estas condiciones todo exceso de vapor de agua tiende a condensarse apareciendo en forma de rocío, lluvia, etc. La humedad absoluta de saturación se conoce a partir de la presión del vapor del agua que indica su tendencia a pasar del estado líquido al gaseoso y que es función creciente de la temperatura, estando tabulada para todos los valores de ésta. Normalmente el a. contiene una humedad absoluta no nula e inferior a la de saturación. El hecho de que la humedad de saturación varíe con la temperatura hace que un mismo contenido de humedad represente una fracción muy pequeña de la humedad de saturación (cuando la temperatura es elevada) o una fracción grande de esta última (cuando la temperatura es baja). Resulta, pues, de mayor significado el concepto de humedad relativa que se define como el cociente entre la humedad absoluta presente en un momento dado en el a. y la humedad de saturación que le corresponderá según su temperatura y suele darse en tantos por ciento, en cuyo caso se denomina estado higrométrico o porcentaje de humedad. Como en las condiciones del ambiente el vapor de agua puede considerarse como un gas ideal, la humedad relativa resulta ser igual asimismo al cociente entre la presión parcial del vapor del agua en el a. y la correspondiente a la saturación a su misma temperatura. En lo que sigue denominaremos simplemente humedad a la humedad relativa.

La humedad ambiental que produce una sensación confortable o de bienestar físico es próxima al 50% y por esta razón las instalaciones modernas de acondicionamiento de a., además de regular la temperatura del mismo en el intervalo de 22 a 27° C, modifican la humedad

hasta obtener un valor medio entre el 40 y el 70%. El a. que es demasiado "húmedo" (> 80%) dificulta o impide la evaporación del sudor natural, dando una sensación de malestar superior a la que produce el a. demasiado caliente. Esto sucede normalmente en días húmedos de verano, si sólo se dispone de un sistema de refrigeración que haga disminuir la temperatura del a., y, por tanto, la humedad de saturación, permaneciefido constante la humedad absoluta. Como consecuencia, se experimenta una elevación de la humedad poco agradable. Si la humedad es, por el contrario, demasiado baja (< 20%) se reseca la piel e incluso las mucosas de las vías respiratorias, lo cual puede ocurrir en los sistemas de calefacción excesiva en días secos de invierno, pues al elevarse la humedad de saturación como consecuencia del aumento de temperatura, se obtiene una apreciable disminución en la humedad relativa. En invierno la temperatura aconsejable es del orden de 23° C y en verano de 260C para disminuir el contraste con el exterior y para tener en cuenta la diferencia de ropa en una época u otra.

Higrómetros. La humedad relativa se mide mediante higrómetros de diversos tipos. Los más sencillos y menos exactos son los de cabello, que utilizan como detector de humedad cabellos desengrasados, que tienen la propiedad de alargarse al aumentar la humedad relativa del ambiente. Las variaciones de longitud ampliadas por un mecanismo adecuado se transmiten a una aguja que señala en una escala, o dibuja sobre,un gráfico, la humedad del ambiente en cada instante.

El gráfico de la fig. 1 ilustra el método seguido por los higrómetros de punto de rocío. En este dispositivo se enfría una superficie metálica pulida hasta que se empaña por condensarse sobre ella el vapor de agua en forma de pequeñas gotitas o rocío. La temperatura a que se produce esta condensación se llama punto de rocío. Si la humedad del a. ambiental viene dada por el punto A (p4, tA) el cociente entre P.4 y ps (presión de saturación a la temperatura ambiente tA) es la humedad relativa, como ya se ha indicado. Conocida la curva de presión de vapor se determina inmediatamente ps como el punto en que la ordenada que pasa por la temperatura ambiente tA corta a dicha curva. Por otra parte, la formación del rocío indica que en las proximidades de la superficie metálica (a presión parcial del vapor de agua PA) se ha alcanzado la saturación. Por tanto, si se traza una ordenada que pase por tx, el punto de intersección con la curva determina p.4.

Un tercer dispositivo muy utilizado para medir la humedad es el psicrómetro. En él se compara la temperatura ambiente con la que se obtiene en un termómetro cuyo depósito está rodeado por una envuelta de algodón húmedo en la que se provoca la evaporación del agua que lo impregna. Esta evaporación se hace a costa de cierto calor que se extrae del depósito termométrico, enfriándose éste tanto más cuanto mayor sea la evaporación. Por otra parte, la evaporación se facilita en ambientes secos y es imposible en un ambiente saturado. En este último caso, el segundo termómetro señalará la misma temperatura que el primero y en cualquier otro caso una inferior. En función de las temperaturas de ambos termómetros se obtiene la humedad relativa mediante una tabla adecuada. Con objeto de conseguir la reproducibilidad de los resultados se suele hacer circular por el termómetro húmedo una corriente de a. controlada mediante un ventilador.

Las características ambientales del a. suelen registrarse en las denominadas cartas psicrométricas, de las que es un ejemplo la fig. 2. En ella se representa en ordenadas el grado de humedad x=m?/m,, (m?=masa de vapor de agua, mQ=masa de a. seco en el mismo volumen de a.) y en abscisas, la temperatura del termómetro seco. Se indican también las líneas correspondientes a la temperatura del termómetro húmedo y el valor de la humedad relativa.

Sistemas de acondicionamiento de aire. El equipo necesario para el acondicionamiento de a. consta de un conjunto de aparatos para enfriar, calentar, deshumidificar, limpiar y distribuir a. al local o espacio que se desea acondicionar. La distribución del a. se hace mediante ventiladores de diversos tipos según el caudal de a. a manejar y una serie de conductos con salidas difusoras en el techo o paredes de las habitaciones o locales. En las instalaciones más perfeccionadas el a. se distribuye por los conductos hasta una cámara formada por el techo propiamente dicho del recinto y un falso techo perforado que es el que se encarga de distribuir adecuadamente al a. al local. En muchos sistemas el a. se recicla haciéndolo volver a la unidad acondicionadora, de modo que es prácticamente el mismo a.

el que experimenta una circulación y enfriamiento continuos. El a. en este caso se extrae de los locales normalmente por medio de conductos en comunicación con la parte inferior de la sala para que las corrientes de a. descendentes barran todo el local. En otro caso el a. se deja escapar manteniendo normalmente una sobrepresión en el interior de los locales. Cada vez que el a. pasa por el equipo de acondicionamiento se enfría y se condensa parte de su humedad en los circuitos de refrigeración o se humidifica y se calienta en los circuitos de calefacción. Sin embargo, ciertos factores limitan la amplitud de esta recirculación. Uno de ellos es la necesidad de eliminar el humo y los olores y otro es la de reemplazar parte del a. con a. fresco para evitar que se vaya viciando por incremento de C02. Las pérdidas de a. a través de las rendijas de ventanas y puertas o cuando éstas se abren se complementan con ciertos escapes intencionados a través de rejillas adecuadas; este a. está en verano normalmente más caliente. y húmedo que el que se recicla y más frío y menos húmedo en invierno y se mezcla con el reciclado, debiendo actuar el equipo sobre la mezcla para regular su humedad y temperatura. Tiene también importancia el tipo de filtros a utilizar (secos o húmedos) y su limpieza periódica, empleándose en ciertos casos filtros electrostáticos (tipo Cottrell) para que se deposite el polvo muy fino.

La parte más importante de la instalación es el equipo refrigerador, similar al empleado con otros fines semejantes (v. Mo, TÉCNICA DEL), aunque el refrigerante más frecuente suele ser el R12. El refrigerante se utiliza para enfriar y deshumidificar directamente el a. o bien para enfriar agua, que a su vez enfría el a. y elimina parte de su humedad.

Los equipos de a. acondicionado pueden dividirse en dos grandes grupos: equipos compactos para acondicionar una sola habitación, que normalmente se colocan en una ventana o se empotran en un muro; y equipos de a. acondicionado central para un edificio completo.

Equipos de aire acondicionado compactos. La fig. 3 muestra un esquema de funcionamiento de acondicionador compacto tipo "ventana". Su potencia refrigeradora suele ser de 4 a 12 frigorías/seg. (3 a 2 t. de refrigeración). Tienen contacto con el a. exterior para la ventilación y escape del a. interior, así como para el funcionamiento del condensador correspondiente, que está enfriado por el a. La circulación del a. se consigue mediante un ventilador que lo sopla a través del circuito evaporador. La humedad procedente del a. y condensada a través de este circuito se recoge en una bandeja en la parte inferior de la unidad y normalmente se envía hacia la parte trasera del equipo, donde el ventilador del condensador la mezcla con el a. que sirve para refrigerar el condensador. Estos equipos suelen estar dotardos de termostatos que mantienen el termómetro seco a una temperatura dentro de límites razonables.

Equipos de aire acondicionado centrales. En este caso el equipo completo de refrigeración, filtrado y eliminación de agua está situado en un local adecuado, donde su mantenimiento sea sencillo. La diversidad de sistemas hace difícil la clasificación y descripción, ya que depende tanto del proyectista de la instalación, como de la situación y requisitos de la misma. En la fig. 4 puede verse un esquema de instalación compleja para suministrar a. acondicionado a dos salas diferentes de un laboratorio, una de unos 600 m3 de capacidad y la otra de unos 60 m3, pero con unas exigencias más estrechas. La cantidad total de a. reciclado es de 11.700 m3/h., lo que equivale a 20 renovaciones totales del a. de la sala por hora. Las pérdidas previstas son de 600 m3/h., que es, por tanto, la cantidad de a. fresco que ha de entrar cada hora. En el esquema se indica la recirculación del a., su humidificación parcial, refrigeración y condensación dé agua, filtrado e impulsión a las salas. El sistema de calefacción está Situado a la entrada de cada una de ellas con una regulación electrónica muy delicada. En el mismo esquema se indica el sistema de refrigeración, con la torre para el enfriamiento del agua de refrigeración del compresor (v.).

Otros sistemas. Los equipos mencionados son los de mayor empleo y aplicación, pero en ciertos casos se utilizan sistemas de agua fría central. Éstos se suelen utilizar en sistemas de a. acondicionado de gran capacidad y en el caso de plantas de refrigeración centrales que sirvan a diversas zonas, cada una de las cuales tiene sus unidades individuales en enfriamiento y circulación del a., como las diversas salas de un hospital. En los primeros refrigeradores domésticos se emplearon sistemas de absorción que cayeron luego en desuso. Hoy en día, sin embargo, se han proyectado algunos tipos basados en la absorción, utilizando agua como refrigerante y bromuro de litio como absorbente.

V. t.: ABSORCIÓN Y ADSORCIÓN;TERMOTECNIA;ESTADOS DE LA MATERIA III; HUMEDAD ATMOSFÉRICA; VENTILACIÓN; CONTAMINACIÓN ATMOSFÉRICA.

J. DE LA RUBIA PACHECO.

BIBL.: Handbook of air conditioning system design, CARRIER AIR CONDITIONING COMPANY (ed.) Nueva York 1965; H. RIETSCHEL, Tratado de calefacción, ventilación y acondicionamiento de aire, Barcelona 1965; W. H. CARRIER, R. E. CHERNE y W. A. GRANT, Tratado moderno de acondicionamiento de aire, calefacción y ventilación, Barcelona 1957; R. HOLMES, Aire acondicionado, Barcelona 1960; S. KONZO, J. R. CARROLL y H. D. BAREITHER, Summer air conditioning, Nueva York 1958.