UTAs con recuperadores rotativos de sorción. ¿Es la mejor opción?
Los recuperadores rotativos de sorción se están convirtiendo en una solución popular y eficiente para la gestión del aire en unidades de tratamiento de aire (UTAs). Pero, ¿qué los hace tan especiales? En este artículo, exploraremos qué son, cómo funcionan y por qué deberías considerar su implementación en 2024 y en adelante. Desde la eficiencia energética hasta la reducción de costos operativos, entenderás por qué los recuperadores rotativos de sorción son la mejor opción.
1. ¿Qué es un recuperador rotativo y cómo funciona?
Un recuperador de calor rotativo, según la definición de Eurovent, «es un dispositivo que incorpora una rueda giratoria (masa acumuladora) con el fin de transferir energía sensible o total (sensible y latente, es decir calor y humedad) entre dos flujos de aire». Incorpora material de transferencia de calor, un mecanismo de accionamiento, una carcasa o marco, e incluye todos los sellos que se proporcionan para retardar el desvío y la fuga de aire de una corriente de aire a la otra.
En una UTA con un recuperador rotativo correctamente diseñada, configurada y mantenida, la fuga de aire de extracción potencialmente contaminado por patógenos, olores o sustancias es típicamente muy baja y sin significado práctico. No obstante, en el caso de una disposición incorrecta de los ventiladores del climatizador o la falta de equilibrio de presión correcto dentro del mismo, la fuga puede ser significativamente mayor.
Tipos de recuperadores rotativos
Principalmente, hay tres tipos de recuperadores de calor rotativos:
1. Condensación
En pocas palabras:
La masa acumuladora se compone de metal liso, que transmite humedad sólo por condensación. Es ideal para sistemas de ventilación sin refrigeración mecánica, especialmente en invierno.
La masa acumuladora se compone de metal liso (habitualmente aluminio) y sin tratar, que sólo transmite humedad cuando se produce condensación en el lado del aire caliente y es recogida (parcialmente) por el aire frío. Cuanto mayor es la diferencia de temperaturas, más humedad (calor latente) se puede transferir. El uso de ruedas de condensación para la transmisión de calor y humedad se recomienda principalmente para sistemas de ventilación sin refrigeración mecánica, es decir, para funcionamiento en invierno.
2. Entálpico (Higroscópico)
En pocas palabras:
La masa acumuladora metálica tiene una estructura de superficie capilar. Transmite humedad por sorción y condensación, siendo más efectivo en invierno.
La masa acumuladora metálica ha sido tratada para formar una estructura de superficie capilar. La humedad se transmite por sorción y condensación, siendo el componente de sorción muy bajo, por lo cual su transmisión en funcionamiento de verano (κ < 0) también es muy baja.
3. Sorción
En pocas palabras:
Este tipo presenta una superficie que transmite la humedad mediante sorción pura, sin condensación. Es ideal para sistemas con refrigeración mecánica, porque su alta eficiencia de humedad reduce la capacidad de enfriamiento/deshumectación y los costos de energía hasta en un 50%.
La masa acumuladora presenta en este caso una superficie que transmite la humedad mediante sorción pura (es decir, sin condensación). Por tanto, la eficiencia de la humedad es prácticamente independiente del potencial de condensación. La baja disminución se puede explicar por la reducción simultánea de la diferencia de temperatura. Las ruedas de sorción se recomiendan especialmente en sistemas con refrigeración mecánica. La alta eficiencia de humedad, incluso en condiciones de verano, seca el aire fresco. Esto requiere menos capacidad de enfriamiento/deshumectación y reduce los costos de energía para el enfriamiento hasta en un 50%.
2. Caso práctico – comparativa entre recuperador rotativo de condensación y sorción
Vamos a comparar dos casos, el primero de un recuperador rotativo de condensación y el segundo, de sorción. Ambos recuperadores tienen 80% de eficiencia sensible, tanto en verano como en invierno. Las condiciones de aire son las mismas para ambos casos y son las siguientes:
Condiciones de aire:
- 2 ºC 90% HR – exterior en invierno
- 33 ºC 55% HR – exterior en invierno:
- 21 ºC 50% HR – nterior en invierno:
- 24 ºC 50% HR – interior en invierno:
La eficiencia latente de los recuperadores (real):
- 46% – condensación en invierno
- 81% – sorción en invierno
- ~0% – condensación en verano
- 79% – sorción en verano
En nuestro análisis hemos considerado recuperadores Hoval.
| Recuperador | Temperatura de salida | Potencia sensible recuperada | Humedad Relativa | Potencia latente recuperada | Potencia total recuperada |
|---|---|---|---|---|---|
| Condensación | 17,2 ºC | 25,6 kW | 46% | 7,2 kW | 32,8 kW |
| Sorción | 17,2 ºC | 25,6 kW | 57% | 12,7 kW | 38,3 kW |
| Diferencia | – | – | 11% | 5,5 kW | 5,5 kW |
| Recuperador | Temperatura de salida | Potencia sensible recuperada | Humedad Relativa | Potencia latente recuperada | Potencia total recuperada |
|---|---|---|---|---|---|
| Condensación | 26,0 ºC | 11,9 kW | 82% | 0,4 kW | 12,3 kW |
| Sorción | 26,0 ºC | 11,9 kW | 52% | 27,9 kW | 39,8 kW |
| Diferencia | – | – | 30% | 27,5 kW | 27,5 kW |
Caso práctico – resultados en gráficos psicrométricos
En los siguientes gráficos podemos observar los resultados en gráficos psicrométricos. El eje horizontal representa los cambios en la temperatura (ºC), y el eje vertical los cambios en la cantidad de agua (gagua/kgaire seco) – la humedad. Cuanto más inclinada la línea, más cambio en humedad representa. Un línea horizontal representa un cambio solo en la temperatura (bulbo seco), sin cambio en la cantidad de agua (humedad absoluta).
3. ¿Por qué es importante recuperar también el calor latente (humedad)?
La recuperación de energía abarca dos campos: recuperación de calor sensible (temperatura) y recuperación de calor latente (humedad).
Si bien la mayoría de los sistemas sólo recuperan la temperatura, algunos sistemas también son capaces de recuperar la humedad del aire. Esto da como resultado una potencia transferida mucho mayor ya que el aire humidificado a la misma temperatura tiene una entalpía más alta. A modo de comparación: evaporar sólo 1 kg/h de agua en el aire refleja 700 W de potencia.
Por tanto, recuperar la temperatura y la humedad abre un campo adicional de ahorro energético.
Ventajas de la recuperación combinada de energía sensible y latente (calor y humedad)
La recuperación adicional de humedad de alta eficiencia abre nuevas oportunidades de ventajas energéticas y de inversión:
- En edificios refrigerados mecánicamente, la potencia de refrigeración necesaria se puede reducir hasta en un 50% (dependiendo de las condiciones y la técnica) mediante el uso de los recuperadores rotativos de sorción. Esto es posible porque en verano la transferencia de humedad seca el aire exterior. Debido a esto, la sección de enfriamiento (batería de frío) se puede reducir ya que se necesita menos energía para alcanzar la misma temperatura. Esto da como resultado menores costos de inversión con condiciones de aire aún mejores. Al mismo tiempo también se reduce la energía necesaria. Esto no sólo ahorra energía y dinero sino que también protege el medio ambiente.
- En invierno, el aire en muchos edificios deben humectarse para tener un ambiente interior saludable. En este caso, la energía necesaria para evaporar el agua o la calefacción adicional (debido a los efectos de enfriamiento adiabático del agua) se puede ahorrar en su mayor parte gracias a la recuperación de la humedad.
- En casos de riesgo de congelación, la transferencia de humedad reduce (y con una transferencia de humedad altamente eficiente en la mayoría de los casos incluso evita) la formación de condensación en el lado del aire de extracción. Por lo tanto, o no se produce congelación o al menos se reduce enormemente. En este caso, durante el período frío no es necesaria ninguna reducción de la capacidad del recuperador de calor: el intercambiador de calor no se congela.
4. Referencias
- ANSI/AHRI: Standard 1060 Standard for Performance Rating of Air to Air Exchangers for Energy Recovery Ventilation Components
- ASHRAE: Handbook, Chapter 25.6 – Air to Air Energy Recovery Device.
- Eurovent 17/11: Guidelines for Heat Recovery
- Eurovent ECP 10: AIR TO AIR REGENERATIVE HEAT EXCHANGERS
5. Preguntas frecuentes (FAQs)
Un dispositivo que transfiere calor y humedad entre dos flujos de aire mediante una rueda giratoria.
No solo recupera calor, sino también utiliza una superficie que transmite la humedad por sorción pura, con la mayor eficiencia posible.
Alta eficiencia energética, reducción de costos de enfriamiento (verano), humectación (invierno) y prevención de posibles condensaciones.
El calor sensible se refiere a la temperatura, mientras que el calor latente se refiere a la humedad.
La recuperación de humedad reduce los costos de energía y mejora las condiciones del aire interior.
Sí, los beneficios en eficiencia energética y ahorro de costos justifican la inversión.
