Diseño de un regenerador rotatorío para pre enfriar aire de renovación de un sistema de acondicionamiento de aire

Abstract

El aire descargado de un sistema de aire acondicionado está a menor temperatura que el aire de renovación y al usar este aire para pre enfriar aire de renovación presenta ahorros energéticos, ya que al ingresar aire pre enfriado al sistema permite disminuir trabajo en la Unidad de Aire Tipo Paquete, consumiendo de esta forma, menos energía.

Existen diferentes tipos de sistemas que permiten aprovechar esta energía, algunos de estos son intercambiadores de banco de tubos, regeneradores de tipo estacionario y rotatorio, los cuales han sido implementados en sistemas de aire acondicionado.

En este proyecto de grado se presenta el proceso y resultados del Diseño de un Regenerador de tipo Rotatorio para pre enfriar aire de renovación de un sistema de acondicionamiento de aire existente aprovechando la energía que se desperdicia al desechar aire de descarga del sistema de aire acondicionado, que está en función de las renovaciones por hora que se requieren para mantener el confort necesario dentro del recinto.

El sistema y condiciones de trabajo estudiados son los del Gimnasio de Profesores de la ESPOL, cuya área total es de 366,40 m2 y altura de 3,7 m que funciona con dos unidades de aire tipo paquete marca Lenox T Class, un equipo con capacidad de 10 Toneladas de Refrigeración y el otro con capacidad de 15 Toneladas de Refrigeración.

La energía del aire descargado se va a almacenar en la matriz del regenerador y posteriormente al pasar por la matriz, el aire de renovación, proveniente del exterior, liberará energía haciendo que entre al sistema aire de renovación pre enfriado; asumiendo que la transferencia de calor entre los dos fluidos será de calor sensible y no latente, lo cual significa que no habrá condensación.

Se describe un método numérico, el Método ε-NTU, tomando algunas consideraciones ya que dicho método se utiliza para analizar la eficiencia de un regenerador ya dimensionado; pero en este caso se parte de parámetros geométricos e hidráulicos para poder llegar al dimensionamiento del mismo.

En dicha metodología se detallan las consideraciones de diseño; especificaciones del proceso; seguido del diseño termo-hidráulico, donde se escogen las características superficiales y geométricas de la matriz, para obtener las dimensiones del regenerador; finalmente se realiza el diseño mecánico del regenerador, seleccionando el motor y las dimensiones de la carcasa.

Ya desarrollado lo anterior, se obtuvo como resultado las dimensiones del regenerador rotatorio para la aplicación antes mencionada, con una eficiencia dentro de los rangos; de esta forma se aseguró aprovechar la mayor cantidad de energía obteniendo una baja caída de presión. Después de obtener el regenerador con las características necesarias se especifica un procedimiento adecuado para la construcción del mismo.

Finalmente se realizó un análisis de costos en base a los materiales necesarios y mano de obra para la construcción del regenerador. Y adicionalmente se estimó el ahorro, tanto energético como monetario, que se obtiene al implementar este tipo de equipo en el sistema de aire acondicionado del gimnasio de la Espol citado anteriormente.