Resumen
El enfriamiento desecante sólido como complemento a la refrigeración mediante
la compresión de vapor convencional de aire acondicionado ha sido estudiado
para un clima cálido y húmedo típico de la Amazonía Ecuatoriana. Un sistema
de enfriamiento desecante sólido para el laboratorio Ecuamz del Centro de
Investigación, Posgrado y Conservación Amazónica de la Universidad Estatal
Amazónica con capacidad de refrigeración de 10,2 kW ha sido desarrollado
experimentalmente en un proyecto de estudio para el período de climatización
de Febrero a Abril del 2016. Las influencias de las condiciones ambientales:
humedad y temperatura; con relación al coeficiente de rendimiento del sistema
de refrigeración han sido evaluados. Las variaciones en el coeficiente de rendi-
miento se han obtenido a temperaturas de regeneración de 100°C y 120°C; a
velocidades de rotación de la rueda de sílica gel de 5, 10 y 15 rph; y a velocida-
des de rotación de la rueda entálpica de 20 y 25 rpm. Los resultados experimen-
tales demuestran la conveniencia de este tipo de sistemas para la climatización
de edificios en climas cálidos y húmedos.
Palabras clave: desecante sólido, coeficiente de rendimiento, rueda desecante,
rueda entálpica.
Sistema de enfriamiento desecante sólido para clima cálido y húmedo.
Revista Amazónica Ciencia y Tecnología Volumen 5 Nº3- (Pag 233-251)
Recibido: 23-05-2016
Recibido en forma corregida: 12-12-2016
Aprobado: 19-12-2016
José Romero Paguay¹, Tania Carbonell Morales², Verena Torres¹, Juan González Rivera¹, Santiago
Romero Pazmiño³, Víctor González Rivera
¹Universidad Estatal Amazónica, Puyo, Ecuador
²Instituto Superior Politécnico José Antonio Echeverría
³Escuela Superior Politécnica Nacional
Universidad Central del Ecuador
e-mail: jo_ser_2008@hotmail.es
4
4
234
Introducción
En edificaciones como: aero-
puertos, museos, salones de actos, etc;
situados en climas húmedos o climas
tropicales, donde existen altas ganan-
cias internas, se produce un incremen-
to indeseado de humedad. Además la
respiración de las personas y la evapo-
ración del sudor de la piel, aumentan
la carga latente. En estas condiciones,
el control solo de la temperatura no va
a permitir que se alcancen las condi-
ciones de confort, siendo fundamental
el control de la humedad. En los espa-
cios ocupados donde los niveles de
Romero et al
Revista Amazónica Ciencia y Tecnología Volumen 5 Nº3
Abstract
The solid desiccant cooling to supplement the cooling by conventional vapor
compression air conditioning has been studied for typical hot and humid climate
of the Ecuadorian Amazon. A solid desiccant cooling system for Ecuamz Labo-
ratory of Research Center, Graduate and Amazon Conservation of the Amazon
State University with cooling capacity of 10,2 kW, has been experimentally
developed in a study project for the period air conditioning from February to
April 2016. The influences of environmental conditions: temperature and humi-
dity; relative to the coefficient of performance of the cooling system have been
evaluated. Variations in the coefficient of performance have been obtained at
temperatures of regeneration 100°C and 120°C; at speeds of rotation of the
wheel silica gel of 5, 10 and 15 rph; and a rotation speeds heat exchanger 20 and
25 rpm. Experimental results demonstrate the suitability of this type of air condi-
tioning systems for buildings in hot and humid climates.
Keywords: solid desiccant, coefficient of performance, desiccant wheel, enthal-
py wheel
humedad son importantes, los siste-
mas de aire acondicionado convencio-
nales sin control de humedad pueden
tener un elevado consumo de energía
y no garantizan el confort térmico.
Para solucionar este inconve-
niente, es muy interesante el desarro-
llo de sistemas que controlen la carga
sensible y latente de las zonas por
separado; especialmente en climas
húmedos y con ganancias internas
elevadas. Una alternativa para contro-
lar la carga sensible y latente es el
empleo de materiales desecantes, que
son sustancias higroscópicas capaces
235
de atraer la humedad del aire, estos
desecantes pueden ser líquidos o
sólidos. En el presente estudio se
centra en el desecante sólido.
El desecante sólido se puede
incluir en una unidad de tratamiento
de aire, la forma más común que tiene
este desecante es de un rotor cilíndri-
co; a este tipo de sistema se le conoce
como sistema de enfriamiento dese-
cante sólido. Así, el aire exterior pasa
por la rueda desecante la misma que
se deshumecta y se calienta debido a
que en el proceso de sorción se libera
una energía denominada calor de
adsorción. Siendo el objetivo refrige-
rar, existen otros dispositivos en la
unidad de tratamiento de aire capaces
de disminuir la temperatura del aire y
llevarlas a las condiciones de impul-
sión requeridas como son: una rueda
entálpica, una batería de frío o los
enfriadores evaporativos. La regene-
ración en la rueda desecante se lleva a
cabo con aire caliente en el rango de
100 a 200°C, proporcionado por un
sistema de calentamiento eléctrico: el
sistema de este tipo se conoce como
sistema de enfriamiento con desecante
sólido, según Pesaran et al. (1993).
Tawewkun y Akvanich (2013)
han diseñado un sistema de deshumi-
ficación de desecante sólido aplicable
a climas tropicales, para reducir la
carga latente del sistema de refrigera-
ción del aire y para mejorar el confort
térmico.
El modelo de acondiciona-
miento de aire basado en desecante
sólido fue desarrollado y experimen-
talmente validado por una investiga-
ción del rendimiento y una evaluación
de la influencia de parámetros como
las condiciones del clima, carga de
enfriamiento, tasa de flujo de aire y
temperatura de regeneración, según
Panaras et al. (2010).
Khoukhi (2013), ha estudiado
la factibilidad del sistema de enfria-
miento desecante como una alternati-
va al enfriamiento de compresión de
vapor convencional para alcanzar el
confort térmico para la refrigeración
de edificaciones en climas húmedos y
cálidos.
Basado en la literatura de
estudio, se ha encontrado que estudios
muy limitados han llevado a cabo la
simulación transitoria del sistema de
acondicionamiento de aire de
compresión de vapor y desecante
sólido para zonas climáticas húmedas
y cálidas que tienen una humedad
relativa en el rango de 70% al 85%.
Lo cual constituye la primera
motivación detrás de la realización del
presente estudio. El sistema de
acondicionamiento de aire de
compresión de vapor y desecante
Sistema de enfriamiento desecante sólido para clima cálido y húmedo.
Romero et al
236
Revista Amazónica Ciencia y Tecnología Volumen 5 Nº3
sólido ha sido estudiado para climas
húmedos y cálidos. En el presente
estudio, se modela el sistema de
acondicionamiento de aire, el cual es
actualmente una integración del
deshumificador desecante sólido
rotativo de sílica gel, una rueda
entálpica, y la unidad de
acondicionamiento de aire de
compresión de vapor tradicional. El
sistema completo ha sido modelado
para un laboratorio del Centro de
Investigación, Posgrado y
Conservación Amazónica de la
Universidad Estatal Amazónica (12m
x 7m x 2,7m) que tiene una carga de
refrigeración de 10,2 kW. Los
resultados experimentales muestran el
rendimiento del sistema durante los
meses de febrero, marzo y abril del
año 2016 en un clima húmedo y
caliente de la Amazonía Ecuatoriana
(Centro de Investigación, Posgrado y
Conservación Amazónica de la
Universidad Estatal Amazónica, Santa
Clara-Napo). Los efectos de la
variación en importantes parámetros
como: la temperatura y humedad
ambiental, la temperatura de
regeneración, las velocidades de
rotación de la rueda de sílica gel y la
rueda entálpica, en el rendimiento del
sistema han sido discutidos. La
eficiencia en la deshumidificación y
en la rueda entálpica, la temperatura y
la humedad de enfriamiento, la
temperatura y humedad en el
laboratorio, la potencia de
enfriamiento y calentamiento;
también han sido discutidas.
Nomenclatura:
COP coeficiente de eficiencia
C
p calor específico del aire a presión
constante (kJ/kg/°C)
DBT temperatura de bulbo seco (°C)
h entalpía específica (kJ/kg)
m
p relación de flujo de masa de aire
en proceso (kg/s)
m
r relación de flujo de masa de aire
en reactivación (kg/s)
Q
R calor de regeneración
RH humedad relativa
T temperatura (°C)
VCR refrigeración por compresión de
vapor
W
c potencia del compresor (kW)
E eficiencia
ω relación de humedad (g/kg)
RD rueda desecante
RE rueda entálpica
Procedimiento experimental
El sistema de enfriamiento
desecante sólido de la figura 1,
muestra las dos ramas de tratamiento
de aire: la rama de proceso y la rama
de regeneración. En la rama de
proceso se toma el aire del exterior (1)
que tiene un flujo de 600 m³/h y entra
en contacto con la rueda desecante de
sílica gel, que mediante un proceso de
237
Figura 1. Sistema de enfriamiento desecante sólido y compresión de vapor
Fuente: Autores
Modelación del sistema
sorción provoca la disminución de
humedad y el aumento de la
temperatura del aire. El aire caliente y
seco (2) se enfría en la rueda
entálpica, saliendo en las condiciones
indicadas en (3). Inmediatamente este
flujo de aire en la condición (3) de
600 m³/h se mezcla con el flujo de aire
de la condición (6) de 1600 m³/h que
retorna del laboratorio y entra en la
condición (4) con 2200 m³/h que pasa
por un sistema de enfriamiento que
disminuye la temperatura del aire pero
aumenta la humedad relativa pasando
por el evaporador, hasta llevarlo a las
condiciones dadas en el punto (5)
donde se ingresa el aire al laboratorio.
En la rama de regeneración se toma el
aire de retorno (6) con un flujo de aire
de 600 m³/h que pasa en contraflujo
por la rueda entálpica para enfriar el
aire de proceso. A la salida (7) el aire
tiene un flujo de 600 m³/h, se emplea
únicamente un flujo de aire de 200
m³/h en (8) el mismo que es necesario
que se caliente en la fuente de calor y
alcance la temperatura de
regeneración requerida para evaporar
el agua adsorbida por la rueda
desecante que tiene una relación de
área de 75:25. El aire a la entrada de la
rueda desecante (9) se encuentra a la
temperatura de regeneración y pasa a
través del rotor desecante siendo
descargado al exterior (10) con una
temperatura menor y una humedad
mayor que en (9).
Sistema de enfriamiento desecante sólido para clima cálido y húmedo.
238
Romero et al
Revista Amazónica Ciencia y Tecnología Volumen 5 Nº3
El laboratorio de Ecuamz del
Centro de Investigación, Posgrado y
Conservación Amazónica de la
Universidad Estatal Amazónica con
un número de 5 personas que trabajan
en el laboratorio ha sido seleccionado
para el modelamiento del sistema de
enfriamiento desecante sólido y
compresión de vapor. El resultado de
la carga térmica para este laboratorio,
muestra que la carga de refrigeración
sensible y la carga de refrigeración
latente fueron de 7,4 kW y 2,8 kW,
respectivamente. Las condiciones de
confort en el interior del laboratorio
asumidas son de 20°C DBT y 60%
RH. Las condiciones de operación del
sistema corresponden a 9 horas de
trabajo diarias durante toda la semana
desde las 07h30 hasta las 16h30. Las
condiciones ambientales externas
promedio durante el período de
febrero a marzo del 2016 fueron
medidas para el presente estudio, que
corresponden a 29,4°C DBT Y
78,03% RH.
El sistema de
acondicionamiento de aire combina el
sistema de deshumidificación
desecante sólido con el sistema de
acondicionamiento de aire de
compresión de vapor convencional.
Se emplea la operación en el modo de
recirculación para el enfriamiento de
la rueda entálpica y posteriormente
utilizarlo como flujo de aire para la
regeneración de la rueda de sílica gel,
mejorando su eficiencia energética. El
sistema de climatización puede
controlar efectivamente la humedad
por separado empleando el
deshumidificador desecante sólido de
sílica gel. El flujo de aire de proceso y
de regeneración es de 0,190 kg/s y
0,063 kg/s, respectivamente.
La rueda de sílica gel es de
tipo horizontal (PROFLUTE) y tiene
una dimensión de 350 mm de
diámetro y una profundidad de 200
mm, tiene dos motores uno de aire de
proceso y otro de aire de reactivación
de 370 W y de 250 W,
respectivamente; para la
deshumidificación consta de dos
ventiladores de aire de proceso y de
regeneración de 550W y de 250 W,
respectivamente.
El intercambiador de calor
rotatorio tiene un diámetro de 600 mm
y una profundidad de 200 mm, con un
motor de 350 W.
La unidad de enfriamiento de
compresión de vapor tiene una
potencia de 5 toneladas de
refrigeración (TR).
La efectividad de la
deshumidificación en la rueda
desecante de sílica gel (E
d) está dada
en la ecuación 1, según Zuraini Mohd
239
et al. (2013), Jani et al. (2015), y
Bellemo et al. (2013).
Ed=(ω_1-ω_2)/ω_1
Dónde:
ω1: Humedad absoluta del aire a la
entrada de la rueda desecante.
ω2: Humedad absoluta del aire a la
salida de la rueda desecante.
La eficiencia de la rueda
desecante (DCOP) o el coeficiente de
desempeño se puede obtener a partir
de la ecuación 2.
DCOP=(M_p(T_2-T_1))/(M_R (T_R- T_1))
Dónde:
M
P: Flujo másico del aire de proceso
M
R: Flujo másico del aire de
regeneración
T
2: Temperatura del aire de proceso a
la salida de la rueda desecante
T
1: Temperatura del aire de proceso a
la entrada de la rueda desecante
T
R: Temperatura del aire de
regeneración de la rueda desecante
Para la rueda entálpica, su
eficiencia (E
RE), se calcula por la
ecuación 3.
E
RE=(M_p (H_2-H_3))/(M_E (H_2- H_6))
Dónde:
M
P: Flujo másico del aire de proceso a
la salida de la rueda desecante
M
E:Flujo másico del aire de
enfriamiento en la rueda entálpica
H
2: Entalpía del aire de proceso a la
salida de la rueda desecante
H
3: Entalpía aire a la salida de la rueda
c entálpica.
H
6: Entalpía del aire de enfriamiento a
la entrada de la rueda entálpica.
La carga de enfriamiento del
sistema hibrido (Q
enf), se calcula de
acuerdo a la ecuación 4.
Qenf= M_T (H_1-H_5)
Dónde:
M
T: Flujo másico del aire total de
enfriamiento.
H
1: Entalpía del aire de proceso a la
entrada de la rueda desecante
H
5: Entalpía del aire de enfriamiento a
la entrada del laboratorio
La carga de calentamiento del
sistema hibrido (Q
cal), se calcula
según la ecuación 5.
Qcal=M_R(H_9-H_8)+W_T
Dónde:
M
R: Flujo másico del aire de
regeneración
H9: Entalpía del aire de regeneración
Sistema de enfriamiento desecante sólido para clima cálido y húmedo.
Romero et al
240
Revista Amazónica Ciencia y Tecnología Volumen 5 Nº3
et al. (2013), Jani et al. (2015), y
Bellemo et al. (2013).
Ed=(ω_1-ω_2)/ω_1
Dónde:
ω1: Humedad absoluta del aire a la
entrada de la rueda desecante.
ω2: Humedad absoluta del aire a la
salida de la rueda desecante.
La eficiencia de la rueda
desecante (DCOP) o el coeficiente de
desempeño se puede obtener a partir
de la ecuación 2.
DCOP=(M_p(T_2-T_1))/(M_R (T_R- T_1))
Dónde:
M
P: Flujo másico del aire de proceso
M
R: Flujo másico del aire de
regeneración
T
2: Temperatura del aire de proceso a
la salida de la rueda desecante
T
1: Temperatura del aire de proceso a
la entrada de la rueda desecante
T
R: Temperatura del aire de
regeneración de la rueda desecante
Para la rueda entálpica, su
eficiencia (E
RE), se calcula por la
ecuación 3.
E
RE=(M_p (H_2-H_3))/(M_E (H_2- H_6))
Dónde:
M
P: Flujo másico del aire de proceso a
la salida de la rueda desecante
M
E:Flujo másico del aire de
enfriamiento en la rueda entálpica
H
2: Entalpía del aire de proceso a la
salida de la rueda desecante
H
3: Entalpía aire a la salida de la rueda
c entálpica.
H
6: Entalpía del aire de enfriamiento a
la entrada de la rueda entálpica.
La carga de enfriamiento del
sistema hibrido (Q
enf), se calcula de
acuerdo a la ecuación 4.
Qenf= M_T (H_1-H_5)
Dónde:
MT: Flujo másico del aire total de
enfriamiento.
H
1: Entalpía del aire de proceso a la
entrada de la rueda desecante
H
5: Entalpía del aire de enfriamiento a
la entrada del laboratorio
La carga de calentamiento del
sistema hibrido (Q
cal), se calcula
según la ecuación 5.
Qcal=M_R(H_9-H_8)+W_T
Dónde:
M
R: Flujo másico del aire de
regeneración
H9: Entalpía del aire de regeneración
H8: Entalpía del aire a la entrada del
sistema de calentamiento
W
T: Potencia total de los equipos
eléctricos
El rendimiento del sistema de
enfriamiento (COP), se calcula de
acuerdo a la ecuación 6.
COP=Q
enf/Qcal
El deshumidificador desecante
rotatorio de sílica gel es un dispositivo
el cual remueve la humedad del aire
húmedo sin refrigerar el aire por
debajo de su punto de rocío; se basa
en la capacidad de la adsorción
higroscópica del agua sobre su
superficie. En este proceso de
adsorción una fina capa de moléculas
de vapor agua se adhiere a la
superficie del substrato del material
desecante, el material desecante
comienza a saturarse con agua y tiene
que ser regenerado a través del
proceso de secado.
De acuerdo a la figura 2, una
porción del área total del
deshumidificador (25%) es
regenerada por la corriente de aire de
regeneración caliente, mientras que la
porción sobrante (75%) adsorbe el
vapor de agua desde la corriente de
aire del proceso. La temperatura de
regeneración es un parámetro
importante que influye en la eficiencia
de la rueda desecante en términos de
la capacidad de disminución de
humedad.
241
Para el diseño experimental se
realiza de acuerdo a Montgomery
(1991), los parámetros de operación
que tienen mayor influencia en el
desempeño de la rueda desecante,
elemento considerado como el más
importante de estos sistemas son:
1. Velocidad de rotación de la rueda
desecante.
2.Temperatura del aire de
regeneración de la rueda desecante .
3. Temperatura del aire a la entrada de
Figura 2. Diseño de la rueda desecante de sílica gel
Fuente: Autores
Diseño Experimental
la rueda (aire de proceso).
4.Humedad relativa del aire de
proceso.
En el caso de la rueda entálpica:
5. Velocidad de rotación de la rueda
entálpica.
El estudio experimental se
realizó durante el período de febrero -
abril del 2016 (84 días), y la variación
de temperatura y humedad relativa del
aire a procesar se muestra en la figura
3.
Sistema de enfriamiento desecante sólido para clima cálido y húmedo.
242
Romero et al
Revista Amazónica Ciencia y Tecnología Volumen 5 Nº3
Figura 3. Variación de la temperatura y humedad relativa del aire a procesar
Fuente: Autores
La instalación experimental
cuenta con el software SITRAD para
el control del sistema con un total de
10 puntos de control, para lo cual se
tiene 9 controladores de temperatura y
humedad C/S ondas full gauge
MT-530 super, y 1 controlador de
temperatura frio/calor de tres salidas
full gauge MT-543 RI Plus SITRAD.
Diseño Factorial en bloque al azar
Los factores a estudiar serán:
Velocidad rueda con 3 niveles, Tem-
peratura con 2 niveles y Velocidad de
la rueda entálpica con 2 niveles. Se
utilizarán 7 réplicas en el tiempo para
un total de 84 observaciones. El
procesamiento se realizará a través de
un diseño de bloques al azar en arre-
glo factorial 3*2*2.
Esto significa que se aplican
los 12 tratamientos de forma diaria
consecutiva y las réplicas estarán
organizadas en el tiempo de 12 días,
con los tratamientos aleatorizados
dentro de cada réplica.
243
El esquema de tratamientos se muestra en la tabla 1.
Tabla 1. Esquema de los tratamientos
Velocidad de la rueda de
secante (rph)
Temperatura de regeneración
(oC)
Velocidad de la rueda
entálpica (rpm)
20
25
20
25
20
25
20
25
20
25
20
25
100
5
10
15
120
100
120
100
120
Fuente: Autores
Figura 4. Influencia de los parámetros TR, rph, rpm vs Temperatura en el local.
Fuente: Autores
Las figuras 4 y 5 muestran la influencia de los parámetros de operación medidos en la temperatu-
ra y humedad en el laboratorio objeto de estudio, siendo los primeros resultados obtenidos del
estudio experimental.
Sistema de enfriamiento desecante sólido para clima cálido y húmedo.
244
Revista Amazónica Ciencia y Tecnología Volumen 5 Nº3
Figura 5. Influencia de los parámetros TR, rph, y rpm sobre la Humedad absoluta del aire en el laboratorio
Fuente: Autores
Figura 6. Efectividad de la deshumidificación de la rueda desecante vs TR y rph
Fuente: Autores
La variación de la efectividad de la deshumidificación y la eficiencia de la rueda desecante
(DCOP) o el coeficiente de desempeño en la rueda desecante de sílica gel con respecto a la
variación de TR y rph se pueden apreciar en las figuras 6 y 7, respectivamente.
Romero et al
245
Figura 7. Influencia de los parámetros TR y rph sobre la eficiencia de la rueda desecante.
Fuente: Autores
Figura 8. Influencia de los parámetros TR, rph, rpm sobre la eficiencia de la rueda entálpica
Fuente: Autores
La variación de la eficiencia de la rueda entálpica respecto a la variación de TR, rph, y rpm
se pueden apreciar en la figura 8.
La figura 9 muestra en la carta psicrométrica todos los procesos a los que es sometido el
aire en la instalación objeto de estudio.
Sistema de enfriamiento desecante sólido para clima cálido y húmedo.
246
Revista Amazónica Ciencia y Tecnología Volumen 5 Nº3
Jia et al (2006), también ha
llevado a cabo experimentos en un
sistema de acondicionamiento de aire
desecante híbrido que es la
integración de una deshumidificación
desecante giratoria y una unidad de
acondicionamiento de aire por
compresión de vapor.
Resultados y discusión
Las figuras 10 y 11 muestran
los resultados experimentales que se
ejecuta en términos de temperatura y
de humedad relativa para el tiempo de
enfriamiento seleccionado. Estos
resultados incluyen la temperatura y
la humedad del proceso así como los
flujos de aire de regeneración en
función del tiempo.
Figura 9. Representación en el diagrama psicrométrico de los procesos del flujo de aire a climatizar
Fuente: Autores
La figura 10 muestra la variación de
temperaturas importantes (°C) del
sistema de acondicionamiento de aire
de compresión de vapor y desecante
sólido frente al tiempo. La
temperatura del aire del ambiente, la
temperatura del laboratorio, la
temperatura de salida del aire del
proceso, la temperatura del aire de
suministro del laboratorio, la
temperatura de entrada del aire de
regeneración y la temperatura de
salida del aire de regeneración. Se
observa que la temperatura de
regeneración del aire en la entrada es
alrededor de 97°C. La temperatura de
regeneración es una de las
temperaturas importantes que tienen
un rol principal en los cambios del
rendimiento general del sistema.
Romero et al
247
Figura 10. Variación de la temperatura con relación al tiempo del estudio experimental
Fuente: Autores
Figura 11. Variación de la humedad relativa con relación al tiempo del estudio experimental
Fuente: Autores
La figura 11 muestra la varia-
ción en la humedad relativa en dife-
rentes lugares del sistema de acondi-
cionamiento de aire de compresión de
vapor y desecante sólido frente al
tiempo. La humedad del aire del
ambiente, la humedad del aire del
laboratorio, la humedad de salida del
aire del proceso, la humedad del aire
de suministro del cuarto y la humedad
del aire de regeneración. Hay una
elevada reducción en la humedad del
aire del proceso al pasar a través el
deshumidificador desecante si se
considera este comportamiento. La
humedad es el principal parámetro
que indica la eliminación de la hume-
dad del aire del laboratorio en térmi-
nos de calor latente para obtener las
condiciones de confort deseadas en el
interior de la habitación.
Sistema de enfriamiento desecante sólido para clima cálido y húmedo.
248
Revista Amazónica Ciencia y Tecnología Volumen 5 Nº3
El comportamiento global del
sistema en términos de temperatura
del bulbo seco (°C) y la humedad
relativa del aire (%) en diferentes
puntos de estado en el ciclo se presen-
ta en la Tabla 2.
El aire de reactivación se
calienta a una temperatura más alta
para realizar la extracción de la hume-
dad por el sorbente en la rueda dese-
cante. Por consiguiente, con el
aumento de la relación de humedad
del aire del proceso en la entrada, la
De las figuras anteriores se
puede apreciar que el caso de la rueda
desecante, los mejores resultados se
obtienen para valores de 15 rph y
temperatura de regeneración de
120°C, alcanzándose mejores valores
de DCOP y efectividad en la remoción
de humedad. Por su parte en el caso de
rueda desecante elimina una mayor
cantidad de vapor de agua, lo que
resulta en el aumento de la temperatu-
ra del aire del proceso en la salida y
finalmente resulta en un aumento de
la capacidad total de enfriamiento.
Esto hace que el coeficiente de rendi-
miento del sistema aumente a relacio-
nes de flujo inferiores. Esto significa
que el efecto de enfriamiento produci-
do es mayor que los incrementos de la
energía de entrada para calentar el aire
de regeneración.
Tabla 2. Temperatura y humedad absoluta del aire en los diferentes puntos de estado en el ciclo
Punto de estado Temperatura (°C)
Humedad relativa (%)
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
27,9
51,2
28,0
21,6
14,2
19,1
43,1
43,1
97,0
35,0
81,9
14,8
45,1
50,5
65,2
49,6
15,6
15,6
1,48
72,9
Fuente: Autores
la rueda entálpica los mejores resulta-
dos se obtienen para valores de 20
rpm.
La sicrometría mostrada
visualiza que se alcanzan los valores
de humedad absoluta y temperatura
requeridos en el laboratorio, obtenién-
Romero et al
INICIO
249
Figura 12. COP vs parámetros de operación del sistema de enfriamiento con rueda desecante
Fuente: Autores
dose valores de temperatura de bulbo
seco y humedad relativa de 19,1°C y
49,6%, respectivamente.
La figura 12, muestra el rendi-
miento del sistema de enfriamiento
con rueda desecante para todas las
condiciones estudiadas experimental-
mente. De acuerdo a las condiciones
Conclusión
Los resultados experimentales
obtenidos del sistema de enfriamiento
con rueda desecante estudiados mues-
tran que es posible utilizar este tipo de
sistema de acondicionamiento de aire
en climas cálidos y húmedos como los
de la Amazonia Ecuatoriana. Se logra
garantizar con este sistema propuesto
los valores de Temperatura y humedad
requeridos en el Laboratorio Ecuamz
del CIPCA, lo cual contribuirá a la
seleccionadas en los experimentos el
COP tiene una variación entre 2,81 -
3,85. Estos valores de COP se encuen-
tran dentro del rango de COP adecua-
dos para sistemas de este tipo y son
comparables con los que brindan los
sistemas de enfriamiento convencio-
nales.
adecuada conservación de las especies
endémicas de esta región.
Se reduce significativamente
la carga latente con la introducción
del deshumidificador desecante, lo
que aumenta el rendimiento del ciclo
y garantiza el control de la humedad.
El COP del sistema se mueve
entre los valores 2,81 - 3,85, teniendo
un adecuado desempeño este sistema.
Se comprueba además la marcada
Sistema de enfriamiento desecante sólido para clima cálido y húmedo.
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Revista Amazónica Ciencia y Tecnología Volumen 5 Nº3
influencia de los parámetros de opera-
ción, velocidad de rotación de la rueda
desecante y de la rueda entálpica,
temperatura del aire de regeneración
del desecante y condiciones ambienta-
les en el desempeño de estos sistemas,
obteniéndose que los mejores COP se
alcanzan para valores de la rueda
desecante iguales a 10 rph y tempera-
tura del aire de regeneración de
120°C, y 25 rpm de la rueda entálpica
con un valor de 3,85; y también para
valores de la rueda desecante iguales a
10 rph y temperatura del aire de rege-
neración de 100°C, y 20 rpm de la
rueda entálpica con un valor de 3,80.
El análisis de la condición del aire de
suministro en las condiciones ambien-
tales muestra que el sistema es capaz
de proporcionar confort térmico en
condiciones climáticas cálidas y
húmedas y que puede ser una alterna-
tiva para los sistemas de aire acondi-
cionado convencionales. Se encontró
que un incremento marginal en el
coeficiente de rendimiento se obtiene
hasta la temperatura de regeneración
de 120°C. El aumento adicional en la
temperatura de regeneración influye
positivamente en la COP en compara-
ción con la cantidad de suministro de
calor de regeneración.
Los resultados también mues-
tran que el coeficiente de rendimiento
del sistema es muy sensible a los cam-
bios en la humedad relativa y en la
temperatura de regeneración. El
cambio en la temperatura del aire del
ambiente tiene una gran influencia en
el rendimiento del sistema.
El rendimiento del sistema de acondi-
cionamiento de aire de vapor y dese-
cante sólido se puede mejorar más
mediante el acoplamiento con la ener-
gía solar térmica o con la fuente de
calor de residuos para el suministro
del calor de regeneración necesario
para la desorción de la rueda desecan-
te.
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Sistema de enfriamiento desecante sólido para clima cálido y húmedo.
