Laboratorio de Termodinámica II Enfriamiento con deshumidificación Solórzano Castillo Frans Steven Facultad de Ingeniería en Mecánica y Ciencias de la Producción (FIMCP) Escuela Superior Politécnica del Litoral (ESPOL) Guayaquil - Ecuador
[email protected] Resumen En la presente práctica se desarrolla un procedimiento experimental para la extracción de humedad del aire mediante un proceso de enfriamiento con sistema de aire acondicionado. Se establecen condiciones para un ensayo de este tipo y se lleva a cabo un procedimiento experimental adecuado al modelo de banco de pruebas y con las señalaciones hechas por el fabricante. Se obtienen humedades relativas a presión constante, a una cierta velocidad del aire y a temperaturas que se han de estabilizar. Se obtiene el cambio en la relación de humedad y un flujo másico de vapor de agua que es comparable con la cantidad de agua drenada del banco de pruebas. Se establecen conclusiones, anotaciones con respecto a la eficiencia del método y se detallan algunas recomendaciones para llevar de manera acertada la práctica. Palabras Clave: deshumidificación, humedad relativa, punto de rocío, ciclo de refrigeración.
Introducción La deshumidificación del aire se define como un proceso de extracción del vapor de agua presente en el aire atmosférico normal. Existen algunos métodos de deshumidificación y entre los más importantes están: por enfriamiento, por incremento de la presión total y por el contacto del aire con un desecante (gel de sílice). Dentro de estos métodos, se va a analizar el método de deshumidificación por enfriamiento, el mismo que utiliza sistemas de aire acondicionado para bajar la temperatura del aire, a presión constante, hasta un punto por debajo del punto de rocío. Este descenso en la temperatura causa una condensación parcial del vapor del aire logrando la extracción de humedad. El COP dentro del ciclo de refrigeración en este método, es muy bajo, por lo que lo hace muy ineficiente. Además es necesario un recalentamiento del aire para evitar el exceso de enfriamiento sensible del espacio refrigerado.
El proceso de deshumidificación por enfriamiento puede representarse con el siguiente esquema:
Donde es necesario establecer condiciones de conservación de masa y energía.
Equipos e instrumentación Para la realización de la práctica se utilizaron los siguientes equipos e instrumentos:
Unidad de aire acondicionado de recirculación, marca ARMFIELD RA3. Computador con el correspondiente software RA3.
y, luego de que se estabilizó la temperatura, se apagó el ventilador.
Resultados Los resultados obtenidos mediante el software RA3, se muestran en la figura siguiente: Figura 1. Banco de pruebas.
Figura 2. Compresor y caldero.
Procedimiento experimental La práctica inició con un breve repaso de la teoría involucrada a la misma, de los equipos y de las recomendaciones de seguridad que se necesitarían para desarrollarla sin ningún inconveniente. Una vez realizada esta introducción, se procedió con el procedimiento experimental. Se abrió la rejilla de salida y entrada, y se cerró la rejilla interna. Luego se estableció una velocidad del ventilador en un 40%. Debido a que la humedad del ambiente no era tan elevada, se procedió a encender la caldera para crear un ambiente con mayor humedad hasta un valor del 70% al 80 %. Una vez obtenido el porcentaje requerido, se tomaron datos para condiciones estables de humedad y temperatura. Fue necesario drenar el exceso de agua condensada y ubicarla en un sitio adecuado. Al final se apagó la caldera
Figura 4. Tabla de valores de torque, potencia y otras características.
Este cuadro contiene 6 valores de humedad relativa a valores semejantes de temperatura. Además que se midió una presión de 101.3 kPa y a 0.7 m/s para la velocidad del ventilador. Se tiene también los valores de humedad relativa y relación de humedad para los valores 2,3 y 4:
HR [%] 76,2 81,7 80,6
Relación de humedad 0,0281 0,024 0,0253
Figura 5. Valores de HR y RH
Además se tiene un diagrama con los elementos del banco de prueba proporcionado por el software, con las respectivas condiciones: :
la inversión de energía. Fue necesario el uso de la caldera para simular un ambiente con presencia de mucha humedad para así poder tener una mayor apreciación del proceso de remoción de humedad del aire.
Conclusiones recomendaciones
Figura 5. Diagrama del banco de pruebas
De los datos se tiene un cambio en la relación de humedad de 0.013 y un flujo másico de 0.018758 kg/s, y con ello se tiene una tasa de deshumidificación de 0.024 g/s.
Análisis de Resultados De los datos obtenidos se puede analizar que al obtenerse un valor estable de temperatura, se puede obtener una humedad relativa constante, al darse un cambio en la relación de humedad muy baja. El flujo másico de vapor removido es relativamente pequeño, pero demuestra que el método es confiable. Debido a la baja eficiencia del ciclo, se puede decir que el método es muy ineficiente para la remoción de humedad, en relación a
Referencias Bibliográficas Pro Industriales. (2011) Deshumidificación. Disponible en: http://proindusitriales.blogspot.com/2 013/05/deshumidificacion.html Filtramex. (2012) HumidificaciónDeshumidificación. Disponible en:
y
A partir de la práctica desarrollada, se pudo conocer del proceso de deshumidificación del aire a través un sistema de enfriamiento con aire acondicionado. Se determinaron las condiciones para realizar un procedimiento con este tipo de deshumidificación. Con el uso del banco de pruebas se conocieron ciertos elementos desconocidos por algunos estudiantes y se pudo tener una idea de su funcionamiento. El banco de pruebas presenta ciertas condiciones de prueba y éstas deben ser tomadas en cuenta, tales como porcentaje de humedad, posición de rejillas, espera para estabilización de valores y drenado del exceso de humedad, las mismas para llevar a cabo un correcto desarrollo experimental. Es importante la ayuda de un supervisor en cuanto al uso del software que controla el equipo, para evitar posibles daños, y un uso correcto del mismo
http://www.filtramex.com/principhumedad.html
