Calefacción, ventilación y aire acondicionado (HVAC) es la tecnología de confort ambiental interior y vehicular. Su objetivo es proporcionar confort térmico y una calidad de aire interior aceptable. El HVAC es una parte importante de las estructuras residenciales, como viviendas unifamiliares, edificios de apartamentos, hoteles e instalaciones para personas de la tercera edad, edificios industriales y de oficinas medianos a grandes, como rascacielos y hospitales, embarcaciones a bordo y en entornos marinos, donde las condiciones de construcción son seguras y saludables. están regulados con respecto a la temperatura y la humedad, utilizando aire fresco del exterior.
INGENIERÍA DETRÁS DE LOS SISTEMAS DE HVAC
Los sistemas de HVAC (calefacción, ventilación y aire acondicionado) realizan procesos como calefacción, refrigeración, humidificación o deshumidificación.
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El conocimiento del comportamiento de tales sistemas es esencial para el análisis y el diseño de dispositivos de aire acondicionado, torres de enfriamiento y procesos industriales que involucran materiales higroscópicos como textiles y papel que requieren un control cercano del contenido de vapor en el aire.
Estos procesos están representados en cuadros psicrométricos ( el estudio de sistemas que involucran mezclas de vapor de aire y agua se conoce como psicrometría ) .
Veamos cómo se logran los diversos procesos en el sistema HVAC.
HUMIDIFICACION
A menudo es necesario aumentar el contenido de humedad del aire que circula por los espacios ocupados. Una forma de lograr esto es inyectar vapor.
Alternativamente, se puede rociar agua líquida en el aire. La temperatura del aire húmedo cuando sale del humidificador depende de la condición del agua introducida. Cuando se inyecta vapor a temperatura relativamente alta, aumentan tanto la relación de humedad como la temperatura del bulbo seco . Si se inyecta agua líquida en lugar de vapor, el aire húmedo puede salir del humidificador con una temperatura más baja que en la entrada.
DESHUMIDIFICACIÓN
- Cuando una corriente de aire húmedo se enfría a una presión de mezcla constante a una temperatura por debajo de su temperatura de punto de rocío, se producirá cierta condensación del vapor de agua inicialmente presente.
- El aire húmedo ingresa en el estado 1 y fluye a través de una bobina de enfriamiento a través de la cual circula refrigerante o agua fría.
- Parte del vapor de agua presente inicialmente en el aire húmedo se condensa, y una mezcla de aire húmedo saturado sale de la sección del deshumidificador en el estado 2.
- Dado que el aire húmedo que sale del humidificador está saturado a una temperatura inferior a la temperatura del aire húmedo que ingresa. Al pasar la corriente a través de la siguiente sección de calentamiento, se puede llevar a una condición: estado 3 (condición adecuada).
CALEFACCIÓN Y ENFRIAMIENTO
- Los sistemas de aire acondicionado de los edificios frecuentemente calientan o enfrían una corriente de aire húmedo sin cambios en la cantidad de vapor de agua presente. En tales casos, la relación de humedad permanece constante, mientras que la humedad relativa y otros parámetros del aire húmedo varían
- La humedad relativa del aire disminuye durante un proceso de calentamiento, esto se debe a que la humedad relativa es la relación entre el contenido de humedad y la capacidad de humedad del aire a la misma temperatura, y la capacidad de humedad aumenta con la temperatura.
- Un proceso de enfriamiento a una humedad específica constante es similar al proceso de calentamiento, excepto que la temperatura del bulbo seco disminuye y la humedad relativa aumenta.
ENFRIAMENTO EVAPORATIVO
- El enfriamiento por evaporación se basa en un principio simple: a medida que el agua se evapora, el calor latente de vaporización es absorbido por el cuerpo de agua y el aire circundante. Como resultado, tanto el agua como el aire se enfrían durante el proceso.
- El enfriamiento en climas cálidos y relativamente secos se puede lograr mediante enfriamiento evaporativo. Esto implica rociar agua líquida en el aire o forzar el aire a través de una almohadilla empapada que se mantiene llena de agua.
- Debido a la baja humedad del aire húmedo que ingresa en el estado 1, parte del agua inyectada se evapora. La energía para la evaporación es proporcionada por la corriente de aire, que se reduce en temperatura y sale en el estado 2 con una temperatura más baja que la corriente de entrada. Como resultado, la temperatura de la corriente de aire disminuye y su humedad aumenta (estado 2).
FUENTE-
- Termodinámica Un enfoque de ingeniería – Cengel Boles
- Moran Shapiro Fundamentos Ingeniería Termodinámica
- HVAC – Wikipedia
