En este trabajo se estudia el enfriamiento evaporativo para el acondicionamiento de vivienda en Mexicali, B.C., con énfasis especial en el enfriamiento evaporativo con desecante sólido y regeneración del mismo con energía solar. Se estudiaron por simulación diferentes esquemas de enfriamiento evaporativo por medio del simulador TRNSYS 16. Para las simulaciones, se creó un archivo de datos meteorológicos típico a partir de datos medidos por la estación meteorológica automatizada del Servicio Meteorológico Nacional a partir del año 2000. Los sistemas de enfriamiento evaporativo que se estudiaron comprenden tres grupos, que se compararon con el enfriamiento evaporativo convencional, acoplados a la simulación del comportamiento térmico de una edificación que corresponde a lo que se denomina “vivienda económica”. Las simulaciones en estado dinámico se realizaron de manera horaria para todo el periodo considerado como caluroso en  Mexicali, es decir de Mayo a Octubre. El primer grupo de configuraciones estudiadas comprende sistemas de enfriamiento evaporativo directo en los que el aire del ambiente, antes de ser inyectado a la vivienda, se preenfría mediante un intercambiador de calor.

El segundo grupo de sistemas estudiados consiste en sistemas de enfriamiento evaporativo indirecto, convencional y con preenfriamiento del aire del ambiente en un intercambiador de calor. Se probaron diferentes configuraciones tanto de la procedencia de la corriente de preenfriamiento como la de la corriente secundaria del enfriador evaporativo indirecto.

El tercer grupo lo conforman las configuraciones anteriores pero sometiendo el aire del ambiente a un proceso inicial de secado mediante una rueda desecante.  Para la simulación del enfriamiento evaporativo con desecante se programó un módulo especial para ser usado en el simulador en virtud de que TRNSYS no cuenta con el módulo adecuado. Las condiciones de confort logradas en la vivienda se cuantificaron mediante el indicador PMV y las configuraciones estudiadas se evaluaron por grupo, mediante los criterios de aptitud del sistema, COP, número de equipos involucrados y calor retirado de la vivienda.

Como resultado de las simulaciones, se observó que para Mexicali, los sistemas de enfriamiento evaporativo indirecto no representan una ventaja respecto al enfriamiento evaporativo directo convencional. De los sistemas de enfriamiento evaporativo directo con intercambio de calor, la mejor opción resultó un sistema en el que la corriente fría del intercambiador de calor se toma del  aire procedente del espacio acondicionado. Esta opción puede satisfacer los requerimientos de confort en una buena parte del periodo caluroso.

El sistema que satisface en la totalidad del periodo los requerimientos de confort resultó ser el  enfriamiento evaporativo directo con desecante y preenfriamiento de la corriente de inyección con aire procedente de la habitación, enfriado a su vez con otro enfriador evaporativo, lo que es conocido como ciclo de Pennington. Se encontró que para el clima de Mexicali el proceso mejora si se modifica tomando del ambiente el aire para la regeneración del desecante. Se realizó un estudio de factibilidad económica que muestra que este sistema compite ventajosamente con los de compresión de vapor pero dado que la inversión inicial es alta requiere financiamiento de ésta para aser rentable.

Se construyó, instrumentó y operó  un  prototipo experimental  para realizar pruebas exploratorias del sistema de enfriamiento evaporativo con desecante. Los resultados muestran que las temperaturas requeridas para la regeneración del desecante son perfectamente alcanzables con tecnología de colectores planos.

A partir de los datos experimentales se realizó un análisis termodinámico para un punto de operación.

Las pruebas exploratorias y el análisis termodinámico indican que si bien una parte importante del proceso es el secado del aire del ambiente, existe un equilibrio dinámico entre los procesos de enfriamiento evaporativo del aire que se suministra a la vivienda y el del aire que se extrae para preenfriar el primero, por lo que un punto importante es una buena transferencia de calor entre ambas corrientes.

Posibles usuarios:

Desarrolladores de vivienda, gobierno, CONAVI, INFONAVIT, usuarios directos, entre otros.