Con la norma ASHRAE 62 para edificios nuevos y en funcionamiento, algunos administradores se enfrentan a problemas de aire interior.
Humberto Mata.
La actualización de la norma de ventilación requiere de 15 a 20 PCM de aire exterior por persona para la mayoría de aplicaciones generales. Esto representa un incremento de 4 a 5 veces sobre las exigencias de la norma anterior, que era de 5 PCM. Una propuesta para implementar la nueva norma en edificios existentes es modificar la manejadora de aire, de modo que se incremente la introducción de aire exterior.
Para edificios nuevos, se puede especificar un sistema de aire de mayor capacidad para acondicionar el aire exterior adicional en los meses cálidos y húmedos. Para una manejadora de aire en uso, el diseño original posiblemente respondía a la necesidad de manejar la carga sensible y latente del espacio acondicionado, y sólo 5 PCM de aire exterior por persona.
Para edificios nuevos, aun con capacidad adicional de enfriamiento, la manejadora podría resultar inadecuada para tratar el calor y la humedad. En general, se programa cierta temperatura del bulbo seco del aire saliente, pero en ese caso queda un exceso de humedad en el aire, que aumenta porque el diseño de la manejadora no puede remover la carga latente adicional durante el temporal de lluvias.
Solución de pretratamiento
Una manejadora de aire en edificios nuevos, con los requerimientos de la norma, puede utilizarse en un sistema de pretratamiento de deshumidificación para remover la humedad y el calor excesivo, antes de introducir el aire exterior a la manejadora existente (ver figura 1).
Un sistema de pretratamiento debería emular las condiciones típicas del aire de retorno, que son 72 °F y una humedad relativa de entre 50 y 60 %. Un sistema estándar de deshumidificacion con recalentamiento completo puede remover humedad, pero causará problemas porque la temperatura normal del aire de salida puede elevarse a 95 °F. Un acondicionador estándar de aire no puede remover la humedad lo suficiente para solucionar el problema. Lo que se requiere es un deshumidificador con capacidad de recalentamiento parcial, que asegure que el aire que sale tiene una humedad relativa de 50 % y no es excesivamente caliente. De hecho, el deshumidificador no sólo alcanzaría 50 % de humedad relativa, también tendría una capacidad de recalentamiento parcial, de modo que el aire que pase a la manejadora tenga condiciones de diseño consistentes con la temperatura ambiente.
Alimentación directa al espacio
En algunas aplicaciones, es deseable alimentar directamente los salones específicos con aire exterior, en lugar de usar el método indirecto. La solución es similar, excepto que el aire exterior tratado por el deshumidificador de calentamiento parcial entra directamente al edificio. Cuando se emplea la alimentación directa del aire exterior al espacio, es importante especificar que la temperatura del aire se debe controlar en relación con un valor específico en todos los modos de operación: carga completa, parcial e invernal. En este caso, es útil un deshumidificador de recalentamiento parcial variable para lograr el control de la temperatura.
| °F | BTU/lb | °F | BTU/lb | °F | BTU/lb |
| 35 | 12.9 | 52 | 21.4 | 69 | 33.2 |
| 36 | 13.4 | 53 | 22 | 70 | 34 |
| 37 | 13.8 | 54 | 22.6 | 71 | 34.9 |
| 38 | 14.3 | 55 | 23.2 | 72 | 35.8 |
| 39 | 14.7 | 56 | 23.8 | 73 | 36.7 |
| 40 | 15.2 | 57 | 24.5 | 74 | 37.6 |
| 41 | 15.7 | 58 | 25.1 | 75 | 38.5 |
| 42 | 16.1 | 59 | 25.8 | 76 | 39.5 |
| 43 | 16.6 | 60 | 26.4 | 77 | 40.5 |
| 44 | 17.1 | 61 | 27.1 | 78 | 41.5 |
| 45 | 17.6 | 62 | 27.8 | 79 | 42.5 |
| 46 | 18.1 | 63 | 28.5 | 80 | 43.6 |
| 47 | 18.7 | 64 | 29.3 | 81 | 44.6 |
| 48 | 19.2 | 65 | 30 | 82 | 45.7 |
| 49 | 19.7 | 66 | 30.8 | 83 | 46.9 |
| 50 | 20.3 | 67 | 31.6 | 84 | 48.1 |
| 51 | 20.8 | 68 | 32.4 | 85 | 49.3 |
| Tabla 1. Valores de entalpía (BTU/lb) a diversas temperaturas de punto de condensados (°F) humedad relativa= > 99.90% | |||||
Cálculos para la remoción de energía
El aire que entra en el sistema de deshumidificación es 100 % exterior; el tamaño adecuado del sistema se selecciona mediante el cálculo de la cantidad de energía que debe removerse del aire que entra a la condición máxima del diseño para lograr un punto de condensado de aire de salida.
El cálculo más directo se conoce como método entalpía (o calor latente) total. Se basa en la diferencia de entalpía (BTU/lb) entre la condición máxima de diseño y la condición especificada de aire de salida, multiplicada por el flujo de aire. Cantidad de calor (BTU/h) = Diferencia de entalpía (h/BTU/lb) x Flujo de aire (PCM) x 4.5 (min/h x lb/ft3/min).
Por ejemplo, para determinar la dimensión de un deshumidificador de pretratamiento para un edificio que requiere introducir 2000/ft3/minuto de aire libre, la tabla 1 muestra un valor de entalpía asociado de 41.5 BTU/lb (78 °F de bulbo húmedo = 78 °F de punto de condensado). Si la manejadora espera aire a 72 °F y 55 % de humedad relativa, o un punto de condensado de 55, se puede buscar una entalpía correspondiente en la tabla 1 de 23.2 BTU/lb. El deshumidificador necesitaría la capacidad suficiente para remover la energía: proporción requerida de remoción de energía (BTU/h) = (41.5 – 23.2) x 2000 x 4.5 = 164,700 BTU/h.
Esta proporción de remoción de energía se compara con las capacidades de varios sistemas de deshumidificacion para ayudar a determinar el mejor sistema para la aplicación.
El método de entalpía total simplifica la determinación de las dimensiones, centrándose en la remoción total de energía (latente y perceptible combinadas), en lugar de enfocarse en las cargas de humedad (que frecuentemente se expresan en libras por hora) que el deshumidificador deberá de manejar. En lugar de desarrollar una carga de humedad desde los valores del punto de condensado y de bulbo húmedo, se usan para llegar directamente a la capacidad requerida por el deshumidificador.
 Figura 2. Gráfica psicrométrica de entalpía total |
La determinación de la diferencia de entalpía entre el bulbo húmedo y el punto de condensado del aire de salida asegurará que el deshumidificador pueda manejar la amplia variedad de temperaturas de bulbo seco/combinaciones de humedad relativa que caen o están por debajo de la línea de bulbo húmedo (ver figura 2). Un deshumidificador calculado para remover la energía necesaria para cumplir con los requerimientos de una temperatura de 78 °F de bulbo húmedo, por ejemplo, también podrá manipular 85 °F, hasta una humedad relativa de 70 o 90 %; si el deshumidificador se evalúa en diferentes puntos a lo largo de la línea de bulbo húmedo, las cantidades de calor latente frente a las de calor sensible removido cambiarán significativamente, pero no así el total de calor removido.
| Tempe-ratura de entrada BS (°F) | Tamaño de la unidad HP | LA dp °F | Tamaño de la unidad (HP) | LA dp °F |
| 80 | 14 | 55 | 10 | 60 |
| 78 | 12 | 55 | 9 | 59 |
| 76 | 10 | 55 | ||
| 74 | 9 | 54 | 7 ½ | 59 |
| 72 | 7 ½ | 57 | 6 | 59 |
| 70 | 7 ½ | 55 | 6 | 57 |
| 68 | 6 | 55 | ||
| 66 | 5 | 55 | 5 | 60 |
| Tabla 2. Ajuste de la dimensión del deshumidificador | ||||
Selección y desempeño
Para estos aspectos, se pueden tomar en cuenta el volumen de aire requerido, la condición máxima de diseño (BS/BH= Bulbo seco/bulbo húmedo), los requerimientos de punto de condensado del aire de salida y la temperatura deseada del aire de salida. La tabla 2 muestra dimensiones y puntos de condensado del aire de salida para diversas condiciones de diseño del ambiente de bulbo húmedo; las selecciones son para 2000 ft3/min, en un ambiente de 95 °F de temperatura de bulbo seco.
La energía total de remoción que se requiere y la capacidad de deshumidificacion necesaria son directamente proporcionales al flujo de aire. Al contrario, para el mismo flujo de aire puede lograrse un mejor punto de condensado del aire de salida si se cambia a un sistema de deshumidificación con mayor capacidad.
Por ejemplo, si se compara el desempeño de dos deshumidificadores con aire de entrada de 78 °F, en bulbo húmedo, un requerimiento de 2000 ft3/min, para responder a la Norma 62, y el punto de condensado requerido de 52.5 °F o menos para ajustarse a las condiciones del diseño original en una manejadora de aire existente (ver la capacidad en la tabla 2). En un flujo de aire de 2000 ft3/min, la humedad más pequeña sólo puede producir un punto de condensado en el aire de salida de 60 °F, lo cual no satisfará nuestro requerimiento de 55 °F. La unidad mayor en un flujo de 2000 ft3/min puede producir un punto de condensado en el aire de salida de 55 °F y sería aceptable para esta aplicación.
 Figura 3. Desempeño del deshumidificador |
Una forma de describir el desempeño de un sistema de deshumidificacion en el amplio ramo de condiciones ambientales es hacer un gráfico con las temperaturas de bulbo húmedo de aire de entrada en el eje X, y las capacidades de punto de condensación del aire de salida en el eje Y. El gráfico muestra una familia de curvas correspondiente a diferentes niveles de flujo de aire (ver figura 3).
Dadas las temperaturas de bulbo húmedo del flujo de aire, puede extraerse el punto de condensación de aire de salida del gráfico para mostrar las condiciones resultantes del aire de salida en condiciones de carga parcial.
Recalentamiento
Al utilizar un deshumidificador de tipo mecánico para pretratamiento, se obtiene energía de recalentamiento gratis. Un deshumidificador de recalentamiento parcial usará la energía recuperada durante la remoción de humedad para producir, por recalentamiento de gas caliente, temperaturas de aire de salida en un rango de 65 a 80 °F, que puede ser aceptable para la manejadora. Un recalentamiento parcial variable ajusta continuamente la cantidad de recalentamiento con gas caliente para lograr la temperatura de aire de salida (por ejemplo 72 °F) escogida por el ingeniero de diseño. De este modo, el diseñador puede especificar la temperatura de bulbo seco (o rangos de temperatura), y la humedad relativa del aire exterior pretratado entrará en la manejadora. La energía requerida para calentar el aire deshumidificado se recupera del proceso de remoción de humedad, en lugar de añadirlo utilizando un calentador eléctrico.
Para permitir que una manejadora de aire modificada para cumplir el código de ventilación 62 de ASHRAE funcione como se diseñó originalmente, debe pretratarse el aire exterior agregado para ajustarlo a las condiciones normales de aire y de retorno. De forma similar, en nuevos diseños, para cumplir la norma, el pretratamiento del aire exterior antes de introducirlo a la manejadora de aire o al espacio acondicionado es requisito necesario para cualquier solución práctica, ya que sólo añadir capacidad de acondicionamiento de aire no es un método deseable para remover la humedad de ese aire. Una solución efectiva en edificios nuevos y existentes es el pretratamiento mediante un deshumidificador con tratamiento parcial o parcial variable para remover la carga máxima de calor latente y mantener condiciones de aire de entrada razonables para la manejadora de aire.
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