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La refrigeración evaporativa, aplicaciones en construcción

 Texto: Comisión Técnica de AEFYT

Asegurar la eficiencia energética en los sistemas de refrigeración y climatización en edificios es una prioridad para conseguir los objetivos de ahorro que priman en cualquier construcción. En este contexto, la refrigeración evaporativa se convierte en una opción de probada eficiencia para lograr dicho ahorro energético, sobre todo si se compara con alternativas como la refrigeración por aire.

El uso generalizado del aire acondicionado es uno de los responsables de la elevada demanda de energía existente en la actualidad, por lo que asegurar la eficiencia energética en los sistemas de climatización en edificios, ya sean industriales, comerciales o residenciales, resulta imprescindible para conseguir los objetivos de ahorro que priman en cualquier construcción.

En 2017, la demanda de energía eléctrica fue de 252.755 GWh, un 1,6% más que en 2016, conforme los datos facilitados por Red Eléctrica de España. Se trata del tercer año consecutivo que se mantiene la tendencia al alza. Solo en la Comunidad de Madrid el gasto doméstico en calefacción, aire acondicionado y agua caliente sanitaria ronda el 23,6%, un porcentaje lo suficientemente elevado como para que cualquier actuación destinada a la mejora energética de la climatización en edificios tenga repercusión en el consumo global.

La refrigeración evaporativa constituye una alternativa, reconocida por diferentes entidades  públicas, a tener presente al objeto de lograr estos objetivos de carácter energético. Éste es el caso del Instituto para la Diversificación y Ahorro de la Energía (IDAE), que ha diseñado 28 medidas de las cuales cinco afectan al sector de la edificación y una al del equipamiento; en ellas estos equipos aparecen como alternativa para conseguir un mayor ahorro energético. También el Plan de Ahorro y Eficiencia Energética (PAE), incluyó los equipos de enfriamiento evaporativo entre las medidas propuestas para lograr los objetivos establecidos en materia de ahorro energético, especialmente los establecidos por la Comisión Europea entre 2008 y 2012, con actuaciones concretas en los sectores con mayor potencial de ahorro energético, como la edificación.

Refrigeración evaporativa

El enfriamiento evaporativo, tecnología utilizada en las instalaciones frigoríficas y de aire acondicionado con condensación por agua, es un proceso natural que utiliza el agua como refrigerante y que se aplica para la transmisión a la atmósfera del calor excedente de diferentes procesos y máquinas térmicas.

Los equipos de refrigeración evaporativa (torres de refrigeración y condensadores) ofrecen una combinación idónea de uso de energía y coste de instalación, que deriva en una óptima relación inversión/rendimiento frente a soluciones similares. En las instalaciones de climatización y refrigeración, la eficiencia energética y el consumo de energía eléctrica están directamente relacionados con la temperatura de condensación del refrigerante utilizado, menor en la condensación evaporativa que en la condensación por aire.

Sus beneficios abarcan desde la inversión inicial hasta el reducido consumo de energía::

  • La inversión media inicial es menor y resulta de rápida recuperación gracias al ahorro energético generado.
  • La instalación es sencilla y rápida, ya que no se requieren grandes obras.
  • Estos equipos son hasta cinco veces menos pesados y voluminosos que los de condensación por aire.
  • Su consumo de energía eléctrica es inferior. En los sistemas de refrigeración por aire, al incrementarse la temperatura de condensación disminuye la producción frigorífica de la instalación, es decir, para producir el mismo efecto frigorífico se requieren un compresor, un motor de accionamiento eléctrico y un condensador de tamaños y costes superiores.
  • Contribuye a la reducción del efecto invernadero al limitar las emisiones de CO2 indirectas gracias al ahorro de energía eléctrica consumida, y directas, dado el menor riesgo de fugas de gases al trabajar con presiones más reducidas.
  • La utilización de agua es reducida, de modo que el ahorro, comparado con sistemas de refrigeración de un solo paso, supera el 95%. El agua es recirculada y devuelta al ambiente en forma de vapor y de agua de drenaje.
  • El impacto acústico es menor que en soluciones similares, con lo que también se disminuyen los costes de insonorización.
  • Su eficiencia se ha incrementado gracias a la utilización de materiales resistentes a la corrosión y a los tratamientos de mantenimiento que, además de garantizar la protección frente a la Legionella, optimizan el funcionamiento del equipo.

Eficiencia energética y seguridad garantizadas gracias a los avances técnicos

La evolución de los equipos de refrigeración evaporativa en los últimos años ha sido constante. Entre los avances técnicos destacan, precisamente, los que optimizan el rendimiento energético de las torres de enfriamiento.

Entre estas últimas, los motores de alta eficacia, que responden a las normas IE 2 e IE 3, ofrecen un rendimiento muy elevado. A ello contribuyen dramáticamente los convertidores de frecuencia que permiten la regulación y el control del funcionamiento del equipo de manera que la necesidad de energía se ajusta exactamente a las necesidades de consumo y mantenimiento. El resultado es un funcionamiento de la torre “a la carta” con la consiguiente optimización energética.

Tanto en lo referente a la eficiencia energética como a la seguridad socio-sanitaria, el mantenimiento es un factor irrenunciable, por lo que los fabricantes tienen en cuenta la necesidad de facilitar el trabajo de los técnicos con avances como los sistemas de purga automatizados que evitan altas concentraciones de sal. Asimismo, las torres pueden incorporar sistemas de control bacteriológico y de tratamiento de agua en continuo que las mantienen en óptimas condiciones.

A pesar de estas ventajas, la refrigeración evaporativa se enfrenta a una legislación restrictiva que, a menudo, empuja a constructores y proyectistas a optar por equipos de refrigeración por aire, menos eficientes. La razón es la “Legionella Pneumophila”, bacteria en torno a cuya propagación y prevención existe un gran desconocimiento. A pesar de que un correcto mantenimiento, tal como indica la ley, es suficiente para garantizar una total seguridad, los fabricantes han implantado avances técnicos que garantizan, más, una mayor seguridad.

En lo que respecta a los materiales, su evolución se ha centrado en los rellenos de alta eficacia que se han transformado gracias a la utilización de materiales resistentes, fundamentalmente polipropileno y poliéster, que ofrecen una gran resistencia y permiten limpiezas severas; otro componente de la torre en que los materiales han mejorado son los separadores de gotas de alta eficiencia, que han experimentado una evolución similar en cuanto a composición y eficacia a la hora de reducir la salida por arrastre de gotas de agua al exterior de la torre formando aerosoles. Éste último es un aspecto crítico a la hora de transmitir a la atmósfera posibles colonias de bacterias

La accesibilidad de los equipos de refrigeración evaporativa también ha evolucionado considerablemente. Una correcta accesibilidad es una de las mejores garantías de que la limpieza de la torre se podrá realizar correctamente. En este sentido, los equipos actuales presentan una accesibilidad extrema a través de amplias puertas que facilitan la entrada a los equipos técnicos.

Igualmente, los sistemas para facilitar el drenaje, la limpieza y la toma de muestras se traducen en bandejas inclinadas, plataformas y escaleras que además cumplen las normas más exigentes en materia de seguridad laboral.

En este capítulo, merecen mención aparte las ventanas, cuyo diseño evita el paso de luz o agua que lleve suciedad. Impedir el paso de la luz es especialmente importante para evitar que los rayos ultravioletas provoquen las condiciones necesarias para el desarrollo microbiológico en el interior de la torre. Este es, precisamente, uno de los grandes avances experimentados en los últimos tiempos: el sellado de las ventanas es una garantía de seguridad y buen funcionamiento del equipo.

En resumen, se trata de una tecnología segura que sólo es susceptible de desarrollar la bacteria, es decir, de aumentar la concentración de la misma en el agua que recircula, si el agua que recibe de la red está contaminada y si el equipo no se mantiene de forma adecuada. Para que se produzca una epidemia de Legionelosis asociada a una torre de enfriamiento o condensador evaporativo es necesario que se produzca una cadena de circunstancias altamente improbable: una colonia virulenta de Legionella Pneumophila entra en la instalación; condiciones incontroladas que favorecen la multiplicación de la bacteria, algo improbable en un equipo cuyo mantenimiento se atenga a la normativa vigente; descarga de una corriente de aire  con un elevado porcentaje de gotas en suspensión con niveles de concentración de la bacteria infecciosa contaminado al ambiente; e inhalación por parte del ser humano susceptible de padecer la enfermedad (personas inmunodeprimidas) del número suficiente de gotas constitutivas de los aerosoles como para producirla.

Para prevenir el riesgo de Legionelosis es suficiente romper la cadena de sucesos antes mencionada en cualquiera de los eslabones que la integran, existiendo tres de ellos que es posible quebrar con un buen diseño, un buen mantenimiento y un funcionamiento correcto de la instalación de enfriamiento.

Conclusiones

A modo de conclusión recordar que el ahorro de energía y la búsqueda de fórmulas alternativas que contribuyan a disminuir su consumo se han convertido en una constante en los últimos años, por lo que la adopción de medidas que aseguren el ahorro energético, en las nuevas construcciones y en las rehabilitaciones ha proliferado. En este último contexto, el sistema de acondicionamiento, ya se trate de calefacción o de frío, empleado en el diseño y funcionamiento de cualquier edificio representa una prioridad a la hora de acometer una urbanización respetuosa con el entorno y acorde a los principios bioclimáticos.

 

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