Nuevo sistema de aire acondicionado con el Sol a favor

Investigadores de la FES Aragón trabajan desde hace algunos años en un sistema de aire acondicionado que se sirve de la radiación solar para operar y refrescar el ambiente de un espacio. De acuerdo con los desarrolladores, podría convertirse en una solución altamente rentable para usuarios de regiones donde el clima cálido predomina

Karemm Danel

A nivel mundial, la academia está implementando acciones que han abierto camino para el desarrollo de innovaciones que hacen frente a los desafíos de la industria actual. Estos esfuerzos han encontrado en la integración de tecnologías soluciones que ofrecen mejores rendimientos, mayor eficacia y menor consumo de energía, una de las preocupaciones permanentes del mundo moderno.

Uno de estos casos es el prototipo de aire acondicionado ecológico que desde hace unos años desarrollan especialistas de la Universidad Nacional Autónoma de México (UNAM). El sistema es capaz de aprovechar la radiación solar para ofrecer una alternativa eficiente y menos dañina, que podría implementarse en zonas donde el recurso solar es abundante.

La iniciativa de desarrollar un sistema de este tipo se dio mientras David Franco Martínez, líder del proyecto, y el doctor Gian Franco Bisiacchi, ambos académicos de la Facultad de Estudios Superiores (FES) Aragón, realizaban diagnósticos en el área de energía. De sus investigaciones concluyeron que trabajar con energías renovables ofrecía parte de una solución para ahorrar energía y recursos económicos, ya que en zonas en las que el calor es apremiante el uso de sistemas de climatización deriva en consumos y facturaciones de energía eléctrica sumamente altos, que alcanzan hasta los 6 mil pesos.

Los especialistas de la FES Aragón desarrollaron un prototipo de aire acondicionado ecológico, que funciona por medio de concentración solar y transferencia de calor. Actualmente, los desarrolladores trabajan en él para incorporar mecanismos de automatización. Se trata de un sistema de absorción que funciona con una mezcla de bromuro de litio y agua, la cual cumple la función de refrigerante y logra enfriarse hasta 5 grados centígrados.

En el caso específico de este proyecto, asegura el maestro David Franco, se espera que su aplicación sea en la región norte del país, donde la gente depende de los sistemas de aire acondicionado. Con este sistema se lograrían abatir las grandes temperaturas en los hogares sin pagar un alto precio.

Funcionamiento del sistema
De manera general, se trata de intercambiadores de calor, aunque un poco más complejo. “Es un proceso similar al que hace la piel al transpirar, en el que el agua absorbe el calor, teniendo como resultado el enfriamiento de la piel. Más técnicamente, nosotros tenemos un generador en el que trabajamos con una solución de bromuro de litio y agua; el refrigerante es el agua y el primero nos sirve como un agente absorbente que transporta. Por su parte, el generador está todo vacío y a una presión por debajo de la atmosférica. Bajo esas condiciones, evapora a una temperatura de 30 o 35 grados centígrados”.

De esta manera, el calor necesario para evaporar la solución proviene únicamente de la radiación solar, abundante en las zonas septentrionales de México. “Hay una transferencia de calor con agua en el ciclo caliente y separa la solución de agua y bromuro de litio. El agua pasa a un condensador donde, con ayuda de una corriente de aire, se condensa y pasa a un sistema de válvula de expansión hasta llegar al evaporador”.

Al llegar a este punto, explica el especialista, se realiza la transferencia de calor entre la mezcla del sistema y el ambiente circundante: “Como el agua a vacío evapora a 35 grados centígrados, si el local se encuentra a alrededor de 30 o 35 grados, la evapora y el agua absorberá el calor del lugar que queremos enfriar. El efecto producirá una temperatura de 22 grados centígrados, que se puede regular si contamos con un minisplit comercial”.

Tras lograr el efecto de enfriamiento buscado, el agua se somete a un nuevo tratamiento de condensación para recomenzar con el proceso: “Una vez que el agua se evapora, pasa a otro sistema, que es el absorbedor, en el que se recuperará el agua y se enfriará también con una corriente de aire. Así que se enfría, se condensa y se mezcla con la solución de bromuro de litio e inicia nuevamente el proceso. Hoy en día estamos trabajando con un sistema de enfriamiento con agua, pero la idea es utilizar aire”, pormenoriza el experto.

Mejoras por incorporar
La idea de incorporar mecanismos de automatización tiene la finalidad de que el sistema trabaje por compresión, como los equipos convencionales, y el usuario dirija a través de un control remoto el minisplit, estableciendo las condiciones de temperatura que requiera. De tal manera, el sistema trabajaría automáticamente de acuerdo con las necesidades establecidas. “Actualmente estamos tratando de implementarlo, pero ha sido complicado, debido a que es necesario desarrollar la tecnología y a que de alguna manera tratamos de buscar equipos o materiales comerciales para que no se haga una gran inversión en otro sistema”, explica.

El maestro Franco señala que los requerimientos técnicos necesarios para su instalación en una casa habitación de aproximadamente 60 metros cuadrados son una buena irradiación solar y una azotea libre y sólida, que cuente con 15 metros cuadrados para hacer las conexiones. Además, ésta debe ser capaz de soportar 80 kilogramos, peso aproximado de los equipos de transferencia de calor.

En comparación con un sistema de aire acondicionado convencional, explica el especialista de la FES Aragón, las consideraciones serían prácticamente las mismas, exceptuando el espacio, que debe ser mayor. “También se necesita energía eléctrica: 100 watts de potencia, aproximadamente, lo cual no es mucho. La idea es que, en comparación con un sistema que utiliza energía eléctrica, nosotros usamos, a lo mucho, 50 por ciento de este consumo”.

Durabilidad
Con un tiempo de vida útil estimado entre 20 y 25 años, “el mantenimiento también es como el que se aplica a cualquier otro equipo, poniendo énfasis en las posibles fugas, los intercambiadores y en la limpieza del sistema de captación solar. Éste debe llevarse a cabo por lo menos dos veces al año con agua”, detalla el maestro Franco.

Una característica por destacar es la necesidad de un técnico especializado que lleve a cabo dicha labor, y lo ideal, en opinión del líder del proyecto, sería la existencia de una empresa dedicada a la capacitación y servicio para esos sistemas. “En tal sentido, los técnicos de equipos comerciales necesitarían de sólo tres meses para capacitarse”.

Al ser un sistema que trabaja con bromuro de litio, no resulta dañino para los usuarios en caso de fuga. También se considera instalarlo dentro de un gabinete completamente cerrado, así que una de las precauciones sería únicamente mantener las tuberías aisladas y no tocar las partes calientes del sistema de concentración solar.

Viabilidad comercial
Según las previsiones de los implicados en el proyecto, el sistema de aire acondicionado ecológico para una casa habitación de 60 metros cuadrados contaría con un precio de aproximadamente 30 mil pesos, incluida la instalación.

Si bien un sistema convencional cuesta alrededor de 8 mil pesos, la adquisición del sistema desarrollado por los investigadores de la FES resultaría asequible económicamente hablando, al considerar que los aires acondicionados llegan a demandar consumos de energía eléctrica de hasta 5 mil pesos mensuales durante la época de calor. En contraste, el sistema de aire acondicionado ecológico logra amortizar la inversión en un verano caliente en seis meses. Igualmente, la vida útil del sistema ofrece ahorros a largo plazo. “La inversión inicial sería alta, aunque a la larga se ahorraría en la factura eléctrica”, asegura Franco.

Falta de recursos, un obstáculo
No obstante las ventajas significativas del sistema, comenta el especialista, en México aún existen carencias en cuanto al apoyo a iniciativas de esta índole. Afortunadamente, abunda, con el auge del tema de las energías renovables y el cuidado al medioambiente, son cada vez más los interesados en investigar e innovar. “Una alternativa sería encontrar incentivos con el Gobierno Federal, la Comisión Federal de Electricidad (CFE) y el Fideicomiso para el Ahorro de Energía Eléctrica (FIDE), de manera que ellos absorbieran la inversión inicial para que después se descontara de la factura del usuario cierta cantidad”, propone David Franco. Esquemas como el propuesto por el especialista se han presentado con anterioridad, como sucedió con el programa de reemplazo de refrigeradores domésticos ineficientes, cuya inversión fue amortizada por el propio FIDE, la Secretaría de Energía y la CFE.

“Anualmente, la UNAM nos está apoyando con 100 mil pesos, pero un proyecto de investigación de esta índole, si deseáramos que en tres años fuera comercialmente viable al ciento por ciento, tendríamos que invertirle por lo menos 500 mil pesos”, expresa Franco.

Respecto de la búsqueda de apoyo gubernamental, no ha sido posible, debido a que lo ideal es tener el prototipo comercial ya terminado, y por el momento se encuentran trabajando en el segundo prototipo con el propósito de evaluar si es comercialmente posible producirlo.

Asimismo, el personal técnico especializado que realice las evaluaciones en campo es insuficiente. “Solemos contar con los alumnos, pero ellos a los seis meses o al año se retiran porque o se gradúan o buscan trabajo. También nos enfrentamos a la falta de cultura en cuanto a energías renovables. Desde el punto de vista doméstico-comercial, aún existe mucha gente que no cree en ellas ni en un sistema como el nuestro”.

Lo que viene para este proyecto es someterlo a una prueba real para saber qué mejoras hacerle. “Lo importante”, asegura David Franco, “es someterlo a la utilización del usuario final”.