Módulu de ventilación

El módulu asitiáu en cabeza de cualesquier UTA, ye siempres un ventilador que mueve un caudal másico d'aire ${\displaystyle m}$ tomáu del ambiente a tratar, facer pasar por tolos módulos instalaos na so aspiración y impulsar, yá tratáu, de nuevu al ambiente.

Naquelles instalaciones nes qu'esiste una amplia rede de torna o naquelles nes qu'esiste enfriamientu gratuitu (free-cooling) del aire, instálense dos ventiladores; unu na impulsión y otru na torna, que suelen ser del mesmu caudal y con una presión disponible correspondiente a la perda de carga de la parte de rede de distribución a la qu'abastecen.

Peneráu

La función de peneráu cumplir nel módulu de filtración y n'etapes de filtración instalaes en puntos clave de la distribución. Consiste en tratar l'aire por aciu filtro afechos con cuenta de quitar polvu, impureces y partícules en suspensión. El grau de peneráu necesariu va depender del tipu d'instalación d'acondicionamientos a efectuar. Pa la llimpieza del aire empleguen filtros que de normal son del tipu mecánicu, compuestos por sustancies poroses poles que s'obliga a pasar al aire y nes que dexa les partícules que lleva en suspensión. Nes instalaciones comunes de confort úsense filtro de poliuretano, llana de vidriu, microfibras sintétiques o metáliques d'alambre con texíu de distinta malla d'aceru o aluminiu enfiñíos n'aceite. El filtru ye'l primer elementu, y bien comúnmente, tamién el postreru a instalar na circulación del aire, porque non solo protexe a los locales acondicionaos, sinón tamién al mesmu equipu d'acondicionamientu.

Calentamientu sensible

Bateríes de fríu y calor

Nel calentamientu sensible, l'aire pasa al traviés del módulu de calefacción, que consiste nuna batería pola que circula agua xeneralmente procedente d'una caldera. Nel pasu, l'aire aumenta la so temperatura de ${\displaystyle t_{1}\;}$ a ${\displaystyle \;t_{2}}$ y el so entalpía ensin modificar la mugor específico, de tala forma qu'a la entrada:

${\displaystyle h_{1}=1005.t_{1}+(2257.10^{3}+1872,3.t_{1})w}$

Y a la salida:

${\displaystyle h_{2}=1005.t_{2}+(2257.10^{3}+1872,3.t_{2})w}$ 

Restando miembru a miembru:

${\displaystyle h_{2}-h_{1}=1005(t_{2}-t_{1})+1872,3.w(t_{2}-t_{1})}$

${\displaystyle h_{2}-h_{1}=(1005+1872,3.w)(t_{2}-t_{1})}$

ye la enerxía térmica recibida por cada kg d'aire, pa pasar de ${\displaystyle t_{1}\;}$ a ${\displaystyle \;t_{2}}$ . El mugor máximo correspondiente a ${\displaystyle t_{2}}$ aumentaría, polo que'l so mugor relativo menguaría. La potencia de la batería de calor va ser el productu de la enerxía recibida por kg, multiplicada pol caudal másico${\displaystyle {\dot {m}}}$.

${\displaystyle Q={\dot {m}}.(h_{2}-h_{1})}$

Nos sistemes con espansión direuta, la batería d'agua caliente sustituyir pol condensador d'una máquina frigorífica o bomba de calor, de forma que ye la condensación del refrigerante la qu'apurre'l calor necesario, por intercambiu direutu col aire.

Amiestu

Nel calentamientu sensible, l'amenorgamientu de la mugor relativo xunida a la recirculación continua d'un caudal ${\displaystyle {\dot {m}}}$, ensin nengún tipu de renovación, faen qu'al cabu de non muncho tiempu, l'aire deteriórese, y sobremanera nel acondicionamientu de confort (climatización), que l'usuariu sienta'l secañu y el enrarecimiento del aire. Por cuenta de esto, les instalaciones solo calefacción nun son les más aconseyables. Una meyora del sistema ye incorporar ventilación, esto ye, una entrada d'una cantidá d'aire esterior qu'eslea la concentración^[3]de contaminantes nel aire.

Si añade una cantidá d'aire esterior, en dalgún puntu produz una amiestu de dos fluxos d'aire con distintes condiciones. L'aire nuevo del edificiu o aire de ventilación enfusa al traviés d'una rexa de toma d'aire, allugada nel esterior, nun recintu llamáu módulu d'amiestu, nél entemez l'aire nuevo col aire de torna de los locales, regulándose los sos caudales respeutivos por aciu persianes de accionamiento manual o automáticu.

módulu d'amiestu

Efectuando un balance de materia y d'enerxía llógrase: Por caltenimientu de la masa:

${\displaystyle {\dot {m}}_{1}+{\dot {m}}_{2}={\dot {m}}_{M}\;[kg_{as}/s]}$

Por caltenimientu de cantidá de vapor o balance d'agua:

${\displaystyle {\dot {m}}_{1}.w_{1}+{\dot {m}}_{2}.w_{2}={\dot {m}}_{M}.w_{M}}$

Onde ${\displaystyle w}$ ye la razón de mugor (kg vapor d'agua/kg_as) de les corrientes.

Por caltenimientu d'enerxía:

${\displaystyle {\dot {m}}_{1}.h_{1}+{\dot {m}}_{2}.h_{2}={\dot {m}}_{M}.h_{M}}$

Onde${\displaystyle h}$ ye la entalpía en (J/kg_as) de les corrientes.

D'estos trés ecuaciones llógrase:

${\displaystyle w_{M}={\frac {{\dot {m}}_{1}.w_{1}+{\dot {m}}_{2}.w_{2}}{{\dot {m}}_{M}}}\Rightarrow h_{M}={\frac {{\dot {m}}_{1}.h_{1}+{\dot {m}}_{2}.h_{2}}{m_{M}}}}$

Tamién s'utiliza con un aproximamientu bastante bona:

${\displaystyle t_{M}={\frac {{\dot {m}}_{1}.t_{1}+{\dot {m}}_{2}.t_{2}}{{\dot {m}}_{M}}}}$

Enfriamientu sensible

Nel enfriamientu sensible, l'aire pasa al traviés del módulu de refrigeración, que consiste nuna batería pola que circula agua procedente d'una enfriadora. Nel pasu, l'aire mengua la so temperatura de ${\displaystyle t_{1}}$ a ${\displaystyle t_{2}}$ y el so entalpía mengua ensin modificar la mugor específico. Por qu'asoceda'l procesu d'esta forma, ye necesariu que la temperatura de la batería, o de l'agua que circula por ella, tea percima de la temperatura de rosada correspondiente al estáu 1. De nun ser asina, va haber condensación y por tanto amenorgamientu de la mugor específico. Otra manera tou ye al contrariu que nel calentamientu sensible. La capacidá d'absorción de mugor mengua y por tanto aumenta la mugor relativo.

${\displaystyle Q={\dot {m}}.(h_{2}-h_{1})}$

${\displaystyle Q}$ va ser negativu , yá que ${\displaystyle h_{1}>h_{2}}$. El signu nun tien más significáu que la indicación del sentíu del fluxu de la enerxía térmica, que nesti casu ye estrayida en llugar d'apurrida.

Humidificación ensin cambéu de temperatura seco

Ye'l tresformamientu na qu'aumenta'l conteníu de vapor del aire húmedo ensin modificar la so temperatura seco. Esti procesu consiguir cola aportación d'una pequeña cantidá de vapor d'agua al aire. La cantidá de vapor añadíu por cada kg d'aire seco va ser:

${\displaystyle \Delta w=w_{2}-w_{1}}$

y suelse realizar por un xenerador de vapor. Cuando s'añedir vapor a temperatura igual o superior a 100ºC, el procesu resultante determina una humidificación y llixeru calentamientu del aire. Sía que non, la variación de temperatura seco ye bien pequeña polo que na práutica considérase como un procesu isotérmico. Nesti procesu hai un amiestu de dos mases, la del aire ${\displaystyle m_{1}}$ y la del vapor d'agua ${\displaystyle m_{v}}$, colo que la suma d'ellos va ser:

${\displaystyle m_{1}+m_{v}=m_{2}}$

Faciendo un balance de cantidá d'agua tiense que:

${\displaystyle m_{1}.w_{1}+m_{v}=m_{2}.w_{2}}$

Sustituyendo :

${\displaystyle m_{1}.w_{1}+m_{v}=(m_{1}+m_{v})w_{2}\Rightarrow m_{v}-m_{v}.w_{2}=m_{1}.w_{2}-m_{1}.w_{1}\Rightarrow m_{v}.(1-w_{2})=m_{1}(w_{2}-w_{1})}$

Por tanto:

${\displaystyle m_{v}=m_{1}.{\frac {w_{2}-w_{1}}{1-w_{2}}}\;[kg/s]}$

D'una manera menos precisa puede calculase con caudales volumétricos, esto ye:

${\displaystyle m_{v}[kg/s]=q[m^{3}/s].1,2[kg/m^{3}].(w_{2}-w_{1})[kg/kg]}$

Deshumidificación ensin cambéu de Tª seca

Ye'l tresformamientu inversu a l'anterior y puede realizase con dalgún tipu de productu desecante o absorbente qu'esanicie'l mugor del aire ensin variar la so temperatura, como xel de xil.

Enfriamientu y deshumidificación

Cuando se fai pasar una corriente d'aire húmedo por una superficie fría que se caltién a una temperatura inferior a la de rosada del mesmu, va entestar una parte de l'agua que contién y por tanto va menguar el so mugor. En condiciones ideales, l'aire abandonaría'l sistema con una temperatura seco igual a la temperatura de la batería y con un mugor relativo del 100%.

La temperatura de rosada de la batería, ${\displaystyle t_{adp}}$, ye la temperatura del aire tratáu a la salida de la mesma y coincide bien aproximao cola temperatura del fluyíu fríu que circula pel interior de los tubos, por cuenta de la pequeña resistencia térmica de la paré de los mesmos. De la entalpía que pierde l'aire, una parte va ser calor sensible (amenorgamientu de la temperatura seco) y otra parte va ser calor latente (amenorgamientu de vapor d'agua). El calor total esaniciáu na batería ye l'estrayíu del aire, más el calor que lleva l'agua entestada. Esti segundu términu despréciase porque suel ser bien pequeñu:

${\displaystyle Q_{T}=m_{1}.(h_{2}-h_{1})+m_{a}.h_{a}=m_{1}.(h_{2}-h_{1})+m_{1}(w_{1}-w_{2}).c_{p_{w}}.t_{adp}\approx m_{1}(h_{2}-h_{1})=Q_{S}+Q_{L}}$

Enfriamientu y humidificación adiabática

Humectador adiabático de panel

Un procesu ye adiabático cuando se realiza ensin intercambiu de calor col mediu esterior. Asocede cuando un fluxu d'aire traviesa una cortina d'agua. L'agua, impulsada por una bomba, pulverizar nel aire y vaporiza parte d'ella, aumentando la mugor específico del aire. Si la cámara fuera lo suficientemente llarga l'aire saldría enchíu. La temperatura de l'agua tendrá de ser igual a la temperatura húmedo del aire. L'aire evoluciona calteniéndose constante la so temperatura húmedo. Esto implica que l'aire sale práuticamente cola mesma entalpía qu'entró, anque con un mayor conteníu de mugor específico. L'aire esfrezse porque dexa'l calor necesariu pa la vaporización de l'agua que s'incorpora al aire como calor latente.

Na práutica les cámares nunca son tan llargues como por que el aire sala dafechu enchíu, polo que la humidificación va terminar en dalgún puntu antes de llegar a la saturación. Considerando que l'aire entra na cámara na condición 1 y sale na 2, la eficiencia de la humidificación va ser:

${\displaystyle y={\frac {w_{2}-w_{1}}{w_{s}-w_{1}}}={\frac {h_{2}-h_{1}}{h_{s}-h_{1}}}\approx {\frac {t_{2}-t_{1}}{t_{s}-t_{1}}}}$

siendo ${\displaystyle t_{s}}$ la temperatura húmedo del aire ya igual a la temperatura de l'agua y ${\displaystyle w_{s}}$ y ${\displaystyle h_{s}}$, les condiciones na saturación. Esta ecuación apurre les condiciones de salida del aire al so pasu al traviés d'una cortina d'agua que s'atopa a una temperatura ${\displaystyle t_{s}}$ y tien una eficiencia ${\displaystyle y}$. La humidificación d'una corriente d'aire por aciu agua líquido pulverizada consiguir colos módulos llamaos llavadores. Tamién se consigue anque con menos eficiencia, por aciu un módulu con un panel adiabático.