Refrigeración Adiabática. Cómo Funciona, Tipos, Ventajas

¿Qué es la refrigeración adiabática? Hoy en día, las unidades de refrigeración se están diseñando con el objetivo de optimizar sus procesos mediante el aprovechamiento de energía, reducción del consumo de agua y tamaño más compacto, todo esto para variadas aplicaciones industriales.

Dentro de estos novedosos sistemas se encuentra la refrigeración adiabática, tema sobre el cual te brindaremos información detallada para que sepas de qué se trata, como funciona, tipos, su aplicación industrial, ventajas y desventajas.

Principio de la refrigeración adiabática
Principio de la refrigeración adiabática

¿Qué Es La Refrigeración Adiabática?

La refrigeración adiabática es un proceso por el cual un sistema de enfriamiento elimina el calor de una zona evaporando agua en un flujo de aire caliente y seco. Cuando se evapora, el agua humidifica y enfría de manera simultánea dicho flujo de aire.

En el mismo se aplica el concepto de que, al reducir la presión sobre una masa de aire, esta se expande y, por ende, su temperatura disminuye por disminución de su energía interna.

Aplicado a una instalación de refrigeración, un ventilador extrae aire caliente del exterior y lo hace pasar a través de una superficie húmeda o de rociadores de agua.

Mientras este aire caliente atraviesa dicha superficie o los rociadores, su temperatura disminuye adiabáticamente, permitiendo un perceptible enfriamiento del serpentín a una temperatura ambiente menor a la de bulbo seco.

¿Cómo Funciona La Refrigeración Adiabática?

El proceso de refrigeración adiabática ocurre cuando la presión disminuye en un sistema aislado adiabáticamente, lo que hace que este se expanda y, por lo tanto, baje su temperatura.

Al reducirse la presión aplicada sobre un flujo de aire, se permite que este se expanda, aumentando su volumen, lo que provoca que la temperatura descienda a medida que disminuye su energía interna.

Luego este aire es aprovechado para enfriar un serpentín con el líquido o gas que se requiere enfriar. En el enfriamiento adiabático, el serpentín se mantendrá seco ya que no tiene contacto con el agua de los rociadores o de la superficie húmeda.

¿Cómo Funcionan Los Sistemas De Refrigeración Adiabática?

Un equipo de refrigeración adiabática típico extrae aire del exterior y disminuye su temperatura al evaporar el agua en su presencia. Luego alimenta este aire enfriado a un intercambiador de calor.

Este intercambiador retira calor del proceso industrial o del equipo asociado, transfiriéndolo al ambiente más frío. Una vez calentado, Este aire caliente es expulsado a la atmósfera.

Cuando la temperatura ambiente está por debajo del punto de referencia para el aire que se está enfriando, el sistema puede funcionar en modo seco sin necesidad de la superficie húmeda o los rociadores. En este caso los ventiladores extraen aire ambiental a través del serpentín para enfriarlo.

Pero si la temperatura ambiente está por encima del punto de referencia, ya no se puede lograr el enfriamiento deseado y el enfriador cambia al modo adiabático para reducir la temperatura del aire entrante, activando los rociadores o agregando una superficie húmeda.

Comparado con las torres de enfriamiento evaporativo, los costos asociados al tratamiento de agua son más bajos, pero el consumo de energía es mayor. Sin embargo, los costos operacionales en general son menores.

Tipos De Refrigeración Adiabática

La refrigeración adiabática puede ser de dos tipos:

1. Refrigeración adiabática directa

Se denomina así porque existe una interacción directa entre el agua y el aire utilizados dentro del sistema. El agua se evapora directamente en una corriente de aire caliente para facilitar su enfriamiento. Esta es el modo de refrigeración adiabático más usado en todo el mundo. Este sistema lo puedes ver en acción cuando colocan rociadores de agua a los ventiladores en el verano.

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2. Refrigeración adiabática indirecta

Durante este proceso el agua se evapora por separado en una columna de aire diferente a la corriente de aire destinada al enfriamiento. El intercambio de calor ocurre en la superficie de las tuberías a través de las cuales se conduce el aire caliente o el líquido de proceso. El aire húmedo evaporado que circula entre el serpentín absorberá el calor, enfriando el flujo dentro de él.

Aplicaciones De La Refrigeración Adiabática En La Industria

La industria de los centros de datos ha utilizado esta tecnología de refrigeración en el lado del aire para sus equipos durante años.

Con el desarrollo de nuevos diseños aplicados a enfriadores de fluidos y condensadores refrigerantes, además de la creciente escasez de agua, los sistemas de enfriamiento adiabáticos se están usando más ampliamente en una variedad aplicaciones.

Espacios industriales y almacenes

Las altas temperaturas combinadas con los humos de producción y los contaminantes pueden originar condiciones de trabajo desagradables en un espacio industrial, donde la temperatura puede ser mayor que en el exterior.

Por esta razón, el calor puede ser un problema no solo en verano, sino durante todo el año. Con bajos costes de funcionamiento, la refrigeración adiabática se puede emplear para climatizar grandes galpones durante todo el año.

Refrigeración adiabática
Torre de enfriamiento adiabática

Centros deportivos

Los centros deportivos tienen constantemente grandes volúmenes de personas que usan el espacio. La refrigeración adiabática puede proporcionar aire fresco en lugar de una corriente fría como con los aires acondicionados tradicionales.

Como en los recintos deportivos el sistema dividido tradicional se basa en la recirculación del aire viciado, en lugar de extraer aire fresco del exterior, el enfriamiento adiabático puede ser la solución correcta, rentable y saludable.

Además, estos sistemas brindan el nivel adecuado de humedad para la salud de los espectadores, sin fomentar la proliferación y propagación de bacterias.

Instalaciones educativas

Se ha demostrado que, al bajar la concentración del dióxido de carbono en un ambiente educativo, los estudiantes mejoran sus resultados, por lo cual, muchas escuelas y universidades en todo el mundo se han decantado por sistemas de refrigeración adiabática.

En la actualidad más edificios educativos también buscan soluciones de refrigeración respetuosas con el medio ambiente como lo es el sistema adiabático, ya que este no utiliza refrigerantes químicos en su proceso.

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Instalaciones comerciales

Los edificios comerciales suelen optar por instalar soluciones de refrigeración adiabática, puesto que esta tecnología es fácil de instalar y rentable. Además, tiene la ventaja de que no necesita controlar el ambiente climatizado, puede dejar puertas y ventanas abiertas cuando sea necesario.

Los enfriadores adiabáticos pueden consumir hasta un 87 % menos de energía que los sistemas de aire acondicionado tradicionales.

Talleres mecánicos y espacios semiabiertos

Los estudios sobre refrigeración han demostrado que el enfriamiento adiabático puede ser una opción práctica para estas instalaciones por varios motivos.

El área del taller de automóviles es un espacio semiabierto, que cuenta con grandes aberturas para que el aire escape naturalmente. Además, el aire acondicionado no podría ser una solución, ya que depende de la recirculación del aire interior. Esto no solo es poco saludable en esta situación, sino que tampoco es efectivo debido a las aberturas naturales.

Un enfriador adiabático climatizaría sin problemas este tipo de espacios semiabiertos con un consumo menor de energía en comparación al aire acondicionado convencional.

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Ventajas De La Refrigeración Adiabática

  • Los enfriadores adiabáticos son dispositivos muy rentables que son fáciles de instalar y operar.
  • Ahorro de energía significativamente mayor en comparación con otros dispositivos de refrigeración convencionales.
  • Ideales para equipos y procesos sensibles a la humedad, ya que la generación de humedad es menor.
  • Menor consumo de agua asociado con la refrigeración por evaporación en comparación con las unidades de enfriamiento convencionales impulsadas por agua.
  • Menor impacto ambiental, ya que la refrigeración adiabática genera mínimos desperdicios con efectos insignificantes en el entorno inmediato.
  • Bajo riesgo de fugas y de contaminación del agua de proceso, ya que el agua que se utiliza en una unidad de refrigeración adiabática está en un circuito cerrado.

Desventajas De La Refrigeración Adiabática

  • Riesgo de contaminación por Legionella, debido a la combinación de gotas de agua suspendidas en el aire y dispersión de las mismas.
  • Los refrigeradores adiabáticos usan entre un 50 % y un 100 % más de energía que los enfriadores evaporativos.
  • Ocupan hasta el doble del espacio de una torre de enfriamiento por evaporación de capacidad similar.
  • Requiere de inhibidores de incrustaciones para controlar su acumulación en las superficies de transferencia de calor, incluidos los serpentines de refrigeración.
  • Debe haber un programa regular de tratamiento de agua de cualquier sistema cerrado para evitar que las incrustaciones, el óxido o las bacterias causen problemas dentro del sistema.

¿Dónde Funcionan Bien Los Sistemas De Refrigeración Adiabática?

Estos sistemas son una buena opción técnica y económica en climas cálidos y secos, especialmente donde los suministros de agua son escasos y los costos altos. Su utilización es mayormente industrial y comercial ya que puede enfriar grandes volúmenes de aire o agua.

Puede utilizarse tanto en la refrigeración de líquidos de procesos industriales como en el tratamiento y climatización de grandes espacios. Estos equipos por lo general se instalan al aire libre y su eficiencia depende mucho de la temperatura ambiente.

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