Deshumidificador - Dehumidifier
Un deshumidificador es un aparato eléctrico que reduce y mantiene el nivel de humedad en el aire, generalmente por razones de salud o comodidad, o para eliminar el olor a humedad y para prevenir el crecimiento de moho extrayendo agua del aire. Se puede utilizar para aplicaciones domésticas, comerciales o industriales. Los deshumidificadores grandes se utilizan en edificios comerciales como pistas de hielo cubiertas y piscinas , así como en plantas de fabricación o almacenes de almacenamiento.
Visión general
Los deshumidificadores extraen el agua del aire que pasa a través de la unidad. Hay dos tipos de deshumidificadores: deshumidificadores de condensado y deshumidificadores desecantes.
Los deshumidificadores de condensado utilizan un refrigerador para recolectar el agua conocida como condensado , que normalmente es aguas grises pero que a veces puede reutilizarse para fines industriales. Algunos fabricantes ofrecen filtros de ósmosis inversa para convertir el condensado en agua potable. Algunos diseños, como el deshumidificador de membrana iónica, eliminan el agua como vapor en lugar de líquido.
Los deshumidificadores desecantes (conocidos también como deshumidificadores de absorción) unen la humedad con materiales hidrófilos como el gel de sílice . Las unidades domésticas económicas contienen cartuchos, gel y polvo de sustancias hidrófilas de un solo uso. Las unidades comerciales más grandes contienen sistemas de recuperación de aire caliente para eliminar el aire húmedo del exterior de la habitación.
La eficiencia energética de los deshumidificadores puede variar ampliamente.
Historia
El primer deshumidificador fue creado por el inventor estadounidense Willis Carrier en 1902 para deshumidificar una planta de impresión de Brooklyn . Carrier citó el descubrimiento como motivo posterior de nuevos descubrimientos en el aire acondicionado.
Deshumidificación por condensación térmica
Estos métodos se basan en hacer pasar aire a través de una superficie fría. Dado que la presión de vapor de saturación del agua disminuye al disminuir la temperatura, el agua del aire se condensa en la superficie, separando el agua del aire.
Refrigeración (eléctrica)
Los deshumidificadores eléctricos de refrigeración son el tipo más común de deshumidificadores. Funcionan extrayendo aire húmedo sobre un evaporador refrigerado con un ventilador. Hay 3 tipos principales de evaporadores. Son tecnología de tubo enrollado, aleta y tubo y microcanal .
El serpentín del evaporador frío del dispositivo de refrigeración condensa el agua, que se retira, y luego el serpentín del condensador recalienta el aire . El aire ahora deshumidificado y recalentado se libera en la habitación. Este proceso funciona de manera más eficaz a temperaturas ambiente más altas con una temperatura de punto de rocío alta. En climas fríos, el proceso es menos efectivo. La mayor eficiencia se alcanza por encima de los 20 ° C (68 ° F) y el 45% de humedad relativa. Este valor de humedad relativa es mayor si la temperatura del aire es menor.
Este tipo de deshumidificador se diferencia de un acondicionador de aire estándar en que tanto el evaporador como el condensador se colocan en la misma ruta de aire. Un acondicionador de aire estándar transfiere energía térmica fuera de la habitación porque su bobina de condensador libera calor al exterior. Sin embargo, dado que todos los componentes del deshumidificador se encuentran en la misma habitación, no se elimina energía térmica. En cambio, la energía eléctrica consumida por el deshumidificador permanece en la habitación en forma de calor, por lo que la habitación se calienta realmente , al igual que con un calentador eléctrico que consume la misma cantidad de energía.
Además, si el agua se condensa en la habitación, la cantidad de calor que antes se necesitaba para evaporar esa agua también se vuelve a liberar en la habitación (el calor latente de vaporización ). El proceso de deshumidificación es el inverso de agregar agua a la habitación con un enfriador evaporativo y, en cambio, libera calor. Por lo tanto, un deshumidificador de habitación siempre calentará la habitación y reducirá la humedad relativa indirectamente, además de reducir la humedad de manera más directa, al condensar y eliminar el agua.
El aire caliente y húmedo ingresa a la unidad en A en el diagrama de arriba. Este aire pasa a un intercambiador de calor de placas de flujo cruzado (B) donde una proporción sustancial del calor sensible se transfiere a una corriente de aire de suministro frío. Este proceso acerca el aire extraído a la saturación. El aire pasa luego a la cámara impelente del ventilador de extracción (C) donde una parte puede ser rechazada al exterior. La cantidad que se rechaza se puede variar y está determinada por la legislación sobre los requisitos de aire fresco o por el requisito de mantener un ambiente fresco y libre de olores. El resto del aire pasa luego al serpentín del evaporador de la bomba de calor donde se enfría y se condensa la humedad. Este proceso produce cantidades sustanciales de energía latente al circuito de refrigeración. Luego se introduce aire fresco para reemplazar la cantidad extraída y la mezcla es descargada por el ventilador de suministro (G) al intercambiador de placas de flujo cruzado (B) donde es calentada por el aire extraído de la piscina. Este aire precalentado pasa luego a través del condensador de la bomba de calor (F) donde es calentado por la energía latente eliminada durante el proceso de condensación, así como por la entrada de energía al compresor. A continuación, el aire seco y caliente se descarga en la habitación.
Aires acondicionados convencionales
Un acondicionador de aire convencional es muy similar a un deshumidificador eléctrico y actúa inherentemente como un deshumidificador cuando enfría el aire. En un acondicionador de aire, sin embargo, el aire pasa por los serpentines fríos del evaporador y luego directamente a la habitación. No se recalienta pasando sobre el condensador, como en un deshumidificador de refrigeración. En cambio, el refrigerante es bombeado por el compresor a un condensador que está ubicado fuera de la habitación que se va a acondicionar, y luego el calor se libera al aire exterior. Los acondicionadores de aire convencionales usan energía adicional para expulsar el aire del exterior, y el aire nuevo puede tener más humedad de la que necesita la habitación, como una sala de billar que ya contiene una gran cantidad de humedad en el aire.
El agua que se condensa en el evaporador en un acondicionador de aire generalmente se dirige para eliminar el agua extraída del espacio acondicionado. Las unidades de ventana más nuevas de alta eficiencia usan el agua condensada para ayudar a enfriar el serpentín del condensador al evaporar el agua en el aire exterior, mientras que las unidades más antiguas simplemente permitían que el agua goteara hacia afuera.
Deshumidificadores en spray
Cuando el agua se enfría por debajo del punto de rocío atmosférico , el agua atmosférica se condensará más rápido de lo que el agua se evapora. Los deshumidificadores en aerosol mezclan aerosoles de agua fría y aire para capturar la humedad atmosférica. También capturan contaminantes y contaminantes como el polen, por lo que a veces se les llama "limpiadores de aire".
Deshumidificadores improvisados
Debido a que las unidades de aire acondicionado de ventana tienen condensadores y unidades de expansión, algunos de ellos pueden usarse como deshumidificadores improvisados enviando su escape de calor de regreso a la misma habitación que el aire enfriado, en lugar del ambiente exterior. Si el condensado de los serpentines de enfriamiento se drena fuera de la habitación a medida que gotea de los serpentines de enfriamiento, el resultado será un aire de la habitación más seco pero ligeramente más cálido.
Sin embargo, muchos acondicionadores de aire de ventana están diseñados para eliminar el agua condensada volviéndola a evaporar en la corriente de aire de escape, lo que anula la disminución de la humedad del aire causada por la condensación de la humedad en los serpentines de enfriamiento. Para que sea eficaz como deshumidificador, un acondicionador de aire debe diseñarse o modificarse para que la mayor parte o la totalidad del agua que se condensa se drene en forma líquida, en lugar de volver a evaporarse. Incluso si se drena el condensado, un acondicionador de aire modificado sigue siendo menos eficiente que un aparato de uso único con un diseño optimizado para la deshumidificación. Los deshumidificadores están diseñados para pasar aire directamente sobre los serpentines de enfriamiento y luego los serpentines de calentamiento en una sola pasada eficiente a través del dispositivo.
Además, la mayoría de los acondicionadores de aire están controlados por un termostato que detecta la temperatura, en lugar de un humidistato que detecta la humedad y se usa típicamente para controlar un deshumidificador. Un termostato no está diseñado para controlar la humedad y la controla mal, si es que la controla.
Acumulación de hielo
Bajo ciertas condiciones de temperatura y humedad, se puede formar hielo en las bobinas del evaporador de un deshumidificador de refrigeración . La acumulación de hielo puede impedir el flujo de aire y eventualmente formar un bloque sólido que recubre las bobinas. Esta acumulación evita que el deshumidificador funcione con eficacia y puede causar daños por agua si el agua condensada gotea del hielo acumulado y no en la bandeja de recolección. En casos extremos, el hielo puede deformar o distorsionar elementos mecánicos, provocando daños permanentes.
Los deshumidificadores de mejor calidad pueden tener un sensor de escarcha o hielo. Estos apagarán la máquina y permitirán que los serpentines cubiertos de hielo se calienten y descongelen. Una vez descongelada, la máquina se reiniciará automáticamente. La mayoría de los sensores de hielo son simples interruptores térmicos y no detectan directamente la presencia o ausencia de acumulación de hielo. Un diseño alternativo detecta el flujo de aire impedido y apaga las bobinas de enfriamiento de manera similar.
Deshumidificadores termoeléctricos
Los deshumidificadores termoeléctricos utilizan una bomba de calor Peltier para enfriar una superficie y condensar el vapor de agua del aire. El diseño es más simple y tiene la ventaja de ser más silencioso en comparación con un deshumidificador con compresor mecánico. Sin embargo, debido a su coeficiente de rendimiento relativamente bajo , este diseño se utiliza principalmente para deshumidificadores pequeños. La acumulación de hielo puede ser un problema, similar a los problemas con los deshumidificadores de refrigeración.
Absorción / deshumidificación desecante
Este proceso utiliza un material absorbente de humedad especial llamado desecante , que se expone al aire a acondicionar. Luego, el material saturado de humedad se traslada a un lugar diferente, donde se "recarga" para eliminar la humedad, generalmente calentándolo. El desecante se puede montar en una cinta u otro medio de transporte durante un ciclo de funcionamiento.
Los deshumidificadores que funcionan según el principio de absorción son especialmente adecuados para altos niveles de humedad a bajas temperaturas. A menudo se utilizan en varios sectores de la industria, por lo que se pueden alcanzar niveles de humedad por debajo del 35%.
Debido a la falta de piezas del compresor, los deshumidificadores desecantes suelen ser más ligeros y silenciosos que los deshumidificadores de compresor. Los deshumidificadores desecantes también pueden operar a temperaturas más bajas que los deshumidificadores de compresor, ya que la unidad no depende de serpentines enfriados para los cuales la eficiencia de condensación de la humedad disminuye a temperaturas más bajas.
Deshumidificación por membrana iónica
Se puede usar una membrana iónica para mover la humedad dentro o fuera de un recinto sellado, operando a un nivel molecular sin involucrar agua líquida visible.
La membrana de electrolito de polímero sólido (SPE) es un deshumidificador de estado estable de baja potencia para áreas cerradas donde el mantenimiento es difícil. El proceso electrolítico ofrece capacidades de deshumidificación de hasta 0,2 gramos / día desde un espacio de 0,2 m³ (7 pies cúbicos) hasta 58 gramos / día desde un espacio de 8 m³ (280 pies cúbicos). Los sistemas SPE generalmente no tienen altas capacidades de deshidratación, pero debido a que el vapor de agua se elimina mediante electrólisis, el proceso no requiere mantenimiento. El proceso también requiere muy poca energía eléctrica para funcionar, ya que no utiliza partes móviles, lo que hace que las membranas iónicas funcionen silenciosamente y sean muy confiables durante largos períodos de tiempo. Los deshumidificadores SPE se utilizan normalmente para proteger componentes eléctricos sensibles, equipos médicos, muestras de museos o aparatos científicos de entornos húmedos.
El SPE consta de un electrolito de polímero sólido conductor de protones y electrodos porosos con una capa catalítica compuesta por partículas de metales nobles. Cuando se aplica un voltaje al electrodo poroso unido a la membrana, la humedad en el lado del ánodo (lado deshumidificador) se disocia en iones de hidrógeno (H +) y oxígeno. Los iones de hidrógeno migran a través de la membrana para ser descargados en el lado del cátodo (descarga de humedad) donde reaccionan con el oxígeno en el aire, lo que resulta en la descarga de moléculas de agua (vapor). El oxígeno se libera del lado deshumidificador y si se introduce una gran cantidad de agua en un recinto hermético, el oxígeno puede acumularse dentro del recinto.
Condensar
Disposición
Los productos que utilizan tecnología de condensación han utilizado tradicionalmente una superficie fría donde se condensa la humedad del aire caliente. Hoy en día, la tecnología de condensación cálida, basada en el concepto de vapor sobresaturado dentro de un ambiente cerrado, permite deshumidificar el aire a temperaturas bajo cero. Se trata de una tecnología de gran eficiencia energética e igualmente eficiente en todas las temperaturas.
La mayoría de los deshumidificadores portátiles están equipados con un receptáculo de recolección de condensado, generalmente con un sensor de flotador que detecta cuando el recipiente de recolección está lleno, para apagar el deshumidificador y evitar un desbordamiento del agua recolectada. En un ambiente cálido y húmedo, estos baldes generalmente se llenan de agua en 8 a 12 horas y es posible que sea necesario vaciarlos manualmente y reemplazarlos varias veces al día para garantizar un funcionamiento continuo.
Muchos deshumidificadores portátiles también se pueden adaptar para conectar la salida de goteo de condensado directamente a un desagüe a través de una manguera. Algunos modelos de deshumidificadores pueden conectarse a desagües de plomería o usar una bomba de agua incorporada para vaciarse a medida que acumulan humedad. Alternativamente, se puede usar una bomba de condensado separada para mover el agua recolectada a un lugar de eliminación cuando el drenaje por gravedad no sea posible.
Las unidades centrales de aire acondicionado normalmente necesitan estar conectadas a un desagüe, porque la eliminación manual del volumen de agua condensada extraída por tales sistemas en contenedores no es práctico. Si el agua condensada se dirige al sistema de alcantarillado, debe quedar atrapada adecuadamente para evitar que los olores sépticos y los gases de alcantarillado ingresen al edificio. El condensado no debe dirigirse a un sistema séptico de una casa, porque no necesita ser tratado como efluente. Cuando la altura del manipulador de aire (que contiene el evaporador) está por encima del nivel de los desagües superficiales utilizados para el agua de lluvia, las líneas de desagüe de condensado a menudo se pueden enrutar hacia ellos. Los manipuladores de aire ubicados por debajo del nivel del suelo, por ejemplo, el sótano de una casa, pueden necesitar usar una bomba de condensado para elevar el agua a un desagüe de superficie.
Potabilidad
Generalmente, el agua deshumidificadora se considera un tipo de agua gris bastante limpia : no apta para beber, pero sí aceptable para regar las plantas, aunque no para las hortalizas. Los problemas de salud son:
- El agua contiene trazas de metales del intercambiador de calor, cobre y aluminio , zinc del marco de soporte de acero galvanizado y bandeja de drenaje. El condensado solo estaría expuesto a la soldadura de estaño y plomo en la tubería de drenaje de cobre, pero el plomo es particularmente peligroso. Estos metales traza pueden representar un peligro si se usan en plantas comestibles, ya que pueden bioacumularse . Sin embargo, el agua se puede utilizar para el riego de plantas ornamentales y céspedes.
- Varios patógenos , incluidas las esporas de hongos, pueden acumularse en el agua, especialmente debido a su estancamiento. A diferencia de la producción de agua destilada , el agua no se hierve, lo que mataría a los patógenos (incluidas las bacterias).
- Al igual que con el agua destilada, los minerales beneficiosos están en gran parte ausentes.
Los deshumidificadores de grado alimenticio, también llamados generadores de agua atmosférica , están diseñados para evitar la contaminación por metales tóxicos y mantener limpias todas las superficies de contacto con el agua. Los dispositivos están destinados principalmente a producir agua pura y el efecto deshumidificador se considera secundario a su funcionamiento.
Mantenimiento
Si el agua condensada se maneja automáticamente, la mayoría de los deshumidificadores requieren muy poco mantenimiento. Debido al volumen de flujo de aire a través del aparato, es necesario eliminar la acumulación de polvo para que no impida el flujo de aire; muchos diseños cuentan con filtros de aire extraíbles y lavables. Es posible que las bandejas y contenedores de recolección de condensado necesiten una limpieza ocasional para eliminar la acumulación de escombros y evitar la obstrucción de los conductos de drenaje, lo que puede causar fugas y desbordes de agua. crecimiento.
Aplicaciones
La humedad relativa en las viviendas debe oscilar preferiblemente entre el 30 y el 50%.
Hogares y oficinas
La deshumidificación dentro de los edificios puede controlar:
- acumulación excesiva de transpiración corporal que no puede evaporarse en aire saturado de humedad
- Condensación que gotea de las tuberías de agua fría.
- deformación y pegado de muebles y puertas
- moho y hongos , que pueden hacer que las telas, libros y muebles desarrollen humedad
- polillas de la ropa , pulgas , cucarachas , cochinillas , milpiés y ácaros del polvo , que prosperan en condiciones de humedad (sótanos, espacios reducidos, cocinas, dormitorios, baños, spas o áreas de piscinas cubiertas, almacenes, talleres)
Construcción
Los deshumidificadores también se utilizan en áreas de construcción y renovaciones de espacios interiores para eliminar el exceso de humedad o moho.
Procesos industriales
Los deshumidificadores se utilizan en cámaras climáticas industriales para reducir la humedad relativa y el punto de rocío en muchas aplicaciones industriales, desde plantas de tratamiento de agua dulce y residuos hasta salas de cultivo de interior donde el control de la humedad es esencial.
Algunas industrias incluyen:
- Impresión
- Rectificado y mecanizado
- Envasado y procesamiento de alimentos
- Producción de baterías de iones de litio
- Cuarto de equipos
- Cuarto frigorífico
- Sala Museo y Archivo
Tamaño de mercado
Según una estimación de 2015, el mercado global total direccionable proyectado de deshumidificadores fue de aproximadamente $ 3,5 mil millones para 2022. Esto incluye varios tipos y aplicaciones, que abarcan diferentes aplicaciones, como domésticas e industriales, y diferentes tecnologías como ventilación y desecante.
Ver también
- Ionizador de aire , un dispositivo diferente para acondicionar el aire
- Generador de agua atmosférica , una máquina que extrae agua potable pura del aire.
- Deshidratador de alimentos , dispositivo para disminuir la humedad en los alimentos, para evitar su deterioro.
- Humidificador , un aparato que aumenta la humedad del aire.
- Refrigeración termoeléctrica
Referencias
Otras lecturas
- Tabla de deshumidificadores calificados por Energy Star que enumera las tasas de eliminación y las eficiencias. Autoridad de Energía de Long Island, enero de 2011.
- Programa de certificación de productos deshumidificadores AHAM . Asociación de Fabricantes de Electrodomésticos .