Por Ing. Enrique Muñoz Díaz y Dr. Ricardo Gánem Corvera
Profesores del Departamento de Ingeniería Electrónica y Mecánica en el Tecnológico de Monterrey, Campus Ciudad de México.
La Salmuera a una temperatura típica (-9°C) se bombea a través de la tubería que pasa por el interior de una placa de concreto. Esta placa se encuentra entre la superficie que se usa para patinar y una capa de aislante. La salmuera mantiene la temperatura de la placa de concreto a menos de 0°C, a fin de que el agua arriba de la misma pueda congelarse.
Debajo de la capa de aislante, una capa calentada de concreto impide que el suelo debajo del hielo se congele expandiéndose y produciendo grietas en el hielo de la pista. Toda esta estructura descansa sobre una capa de grava y arena que contiene un tubo para drenar agua en el fondo.
Una vez que la placa de concreto está fría, hay que aplicar varias capas de hielo. La primera se crea rociando la superficie de concreto con pequeñas gotitas de agua producidas con un atomizador. El agua se congela casi inmediatamente. Este proceso requiere un gran consumo de energía.
La temperatura del aire en el interior del edificio debe de estar alrededor de 17°C y la humedad relativa debe ser de 30%, aproximadamente. Esto es importante porque si la humedad ambiental es demasiado grande puede formarse niebla alrededor de la pista. Las propiedades del hielo pueden variar mucho con cambios de temperatura incluso de un grado centígrado.
El tipo de agua es importante pues si se utiliza agua que contiene sales alcalinas disueltas, el hielo que se forma a partir de ella se adherirá más a la superficie de los patines suavizando el filo en las cuchillas de los mismos.
Ahora bien ¿cuánta energía eléctrica consumen estos sistemas? Se estima que se requieren 28 KWh por mes por cada metro cuadrado de pista. La mayor parte se requiere para producir la primera capa de hielo.
Una innovación consiste en hacer circular bióxido de carbono a alta presión. Gracias a esto es posible utilizar bombas con menos capacidad.
Se estima que estos sistemas requieren 28 KWh por mes por cada metro cuadrado de pista. La mayor parte se requiere para producir la primera capa de hielo.
Además se recomiendan las siguientes medidas para ahorrar energía:
1. Instalar techos con materiales de baja emisividad. Esto permite eliminar parte de la carga térmica de radiación de la pista de hielo, misma que representa del 25 a 40% de la carga total de refrigeración. La baja emisividad puede reducir esta carga en un 95%, y la reducción de costos.
2. Utilizar controles para la temperatura de la capa de hielo. La mayoría de los sistemas de refrigeración de pistas de hielo tienen controles de temperatura del refrigerante, pero no del hielo. Los sensores del hielo permiten mantener una temperatura suficiente para mantener la capa de hielo.
3. Controlar la operación de la bomba del refrigerante. En lugar de tener funcionando la bomba todo el día, se puede implementar un control cuando no sea necesario su funcionamiento; además con esto se reduce el calentamiento del refrigerante.
4. Mantenimiento de una capa constante de hielo. Cuesta mucho más mantener una capa gruesa de hielo que una delgada. Se debe determinar el espesor óptimo de la capa de hielo.
5. Calentamiento de la zona ocupada. Sí se requriere acondicionar la zona ocupada de la pista de hielo, no se recomienda emplear la calefacción por convección, pues también se incrementa la carga térmica sobre la superficie del hielo. Se puede usar calefacción por radiación directa. Esto ahorraría hasta 12% de energía.
6. Deshumidificar el ambiente. Para prevenir la formación de niebla, que incrementa la carga térmica sobre la superficie del hielo, se deberá deshumidificar el aire de la zona ocupada.
7. Manejo del aire sobre la capa de hielo. Si existe la necesidad de hacer fluir aire sobre la pista de hielo, se recomienda que el movimiento sea el mínimo, ya que la velocidad alta del aire incrementa la carga térmica sobre la pista de hielo.
8. Purificación del agua para el hielo. Se debe utilizar agua para la formación del hielo muy baja en minerales, de este modo se crea la capa de hielo rápido, más resistente y transparente.
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