Conocer la cantidad de agua utilizada por el sistema de paneles evaporativos en la época de calor puede ser un dato sumamente importante. Para evaluar la capacidad de las bombas de agua, los tanques de presión y la tubería de distribución de agua, debe conocerse perfectamente la demanda de agua en las horas pico en los sistemas evaporativos porque éstos pueden ser responsables de hasta el 90% de la utilización de agua durante las épocas de calor.
Si se desea instalar un sistema de tratamiento de aguas se debe conocer exactamente el pico máximo de utilización de agua esperado para poder asegurar que el sistema tenga la capacidad necesaria. También es importante conocer el volumen de agua utilizada por los paneles durante una tarde típica de calor, especialmente si se recibe agua municipal, la cual tiene un coste.
¿De qué factores dependerá la cantidad de agua?
- Temperatura externa
- Humedad
- Cantidad de aire que transitará a través de los paneles evaporativos
Uso de agua
La extensión de la pared evaporativa en una nave tiene un efecto mínimo en el uso de agua.
Incrementar el área de la pared
Incrementar el área de pared evaporativa en 20% sobre lo que normalmente se recomienda (0,09 m2/0,16 m3/seg de capacidad de extracción) incrementará el uso de agua en menos de un 5%.
Incrementar el nº de extractores
El incremento en el número de extractores en 20% aumentará el uso de agua en 20%.
La cantidad de agua que una pared húmeda utilizará cambiará de acuerdo a las condiciones externas (Figura 1) y dependerá también del número de extractores funcionando.
Figura 1. Temperatura y HR en el curso de un d.a t.pico de verano
Capacidad de extracción de 47,2m3/seg en todo el experimento
MAÑANA
- Uso de agua de los paneles: 5,8L/min
- Temperatura de 29,4 ÅãC
- HR 65%
TARDE
- Incremento de uso de agua en 9,8L/min
- Temperatura externa en 35 ÅãC
- HR en 50%
Si en la nave se incrementa el número de extractores funcionando en 30% entre la mañana y la tarde, entonces el agua evaporada puede incrementarse de 5,8L/min a 12,9L/min entre la mañana y la tarde. Sin embargo, en épocas de calor muy seco, cuando las temperaturas pueden llegar a 37,8°C, y la HR se reduce a <30%, el uso de agua se incrementa de 5,8 L/min a 26,5 L/min entre la mañana y la tarde
El número de extractores funcionando tenderá a incrementarse conforme aumenta la temperatura externa, lo cual aumenta aún más la cantidad de agua utilizada
Figura 2. Uso de agua en paneles evaporativos por cada 47,2 m3/seg de capacidad operativa de extractores
Conforme se incrementa la temperatura externa, la HR disminuye y la cantidad de agua evaporada se incrementa (Figura 2).
Las condiciones externas varían de un día para otro, semana a semana y año a año por ello cambiará la demanda de enfriamiento y de agua consumida por el sistema de cualquier nave.
La Figura 3 fue creada utilizando datos históricos de 10 años entre 2007 y 2017 considerando un registro de temperatura cada hora para la zona de Athens, Georgia en los Estados Unidos. A mayores temperaturas, por ejemplo 37,8 °C, la HR externa tendió a ser más baja y también fue más baja la variación en HR (20 a 35%).
Figura 3. Datos históricos de temperatura y HR para la zona de Athens, Georgia (2007-2017)
Durante un período de 10 años, cuando la temperatura externa era de 32,2 °C, la HR varió entre 20% y 65%. La variación en HR generaría una variación en el enfriamiento producido por un sistema de paneles evaporativos a 26,7 °C, con una oscilación de 5,6 °C cuando la HR es 65%, y un máximo de 11,1 °C cuando la HR fue de 20% (Figura 4). La combinación de temperaturas más altas con humedades relativas más bajas resultó en un mayor enfriamiento variando entre 8,8 y 11,6 °C. Grandes variaciones en el enfriamiento requerido resultan en grandes variaciones en el uso de agua por parte de los paneles evaporativos.
Figura 4. Grados de enfriamiento producidos por paneles evaporativos con base en datos históricos de temperatura y HR para la zona de Athens, Georgia (2007-2017
La Figura 5 ilustra el uso esperado de agua por 47,2 m3/seg de capacidad de extracción, con base a los datos históricos ilustrados en la Figura 3. Para una nave con una capacidad de 118 m3/seg de extracción esto significa que los paneles utilizarán entre 39,8 l/min (15,9 l/min X 2.5) y 62,5 l/min (25 l/min X 2.5) cuando la temperatura externa es de 37,8 ºC; y 17 a 51,1 l/min cuando la temperatura externa es de 32,2 ºC.
Queda claro en la Figura 5 que cuando la temperatura externa es >26,6 ºC el potencial de uso de agua puede variar dramáticamente entre 1,89 y 28,39L/min (por cada 47,2 m3/seg de capacidad de extracción). Sin embargo, lo que no queda claro es el uso típico de agua por el panel evaporativo.
Figura 5. Uso histórico de agua en paneles evaporativos por 47,2 m3/seg de capacidad de extracción en la zona de Athens, Georgia (2007-2017)
Hemos visto que el rango de uso de agua en los paneles se encuentra entre 1,89 y 28,39L/min. PERO ¿Cuál sería el promedio de uso de agua y su porcentaje de evaporación ? Para responder esto se presenta la Figura 6. Esta figura es un histograma que representa el uso de agua por el panel evaporativo (en litros/min por cada 47,2 m3/seg de capacidad de extracción)en horas acumuladas en todo el año. La Figura 6 asume que los paneles están operando a lo largo de todo el verano cuando la temperatura externa es > 26,7 ºC.
El aspecto más importante de la Figura 6 no es el número preciso de horas indicado sino la frecuencia relativa de las diversas tasas evaporativas de agua. Esto ilustra también lo inusual que son los picos de utilización de agua. Es cierto que el pico de utilización de agua alcanzaría aproximadamente 16,5L/min, pero esto solamente ocurre durante un par de horas/ año.
Es mucho más común que el sistema utilice aproximadamente entre 15,14 y 18,93 L/ min durante unas 50 horas/año. Aunque el uso de agua puede variar entre 1,89 y 27,7 l/min (por 47,2 m3/ seg de capacidad de extracción), en la mayor parte del tiempo esta tasa oscila entre 6,8 y 15,4 l/min, con un promedio de aproximadamente 9,46 l/min
Figura 6. Uso de agua por paneles evaporativos (Athens, Georgia 2007-2017)
Aunque el uso de agua puede variar entre 1,89 y 27,7 l/min (por 47,2 m3/ seg de capacidad de extracción), en la mayor parte del tiempo esta tasa oscila entre 6,8 y 15,4 l/min, con un promedio de aproximadamente 9,46 l/min
