El diseño no convencional del aire acondicionado aumenta la eficiencia

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Las nuevas técnicas de diseño reducen el uso de cobre en un 40%, al tiempo que disminuyen la demanda de electricidad y aumentan la eficiencia.

Las temperaturas más cálidas de la primavera y el verano y el aumento del nivel de vida en las economías en desarrollo están impulsando el aumento de la demanda mundial de equipos de aire acondicionado doméstico. Al mismo tiempo, las nuevas normas de eficiencia energética y los cambios en la normativa para reducir el impacto de los refrigerantes en el calentamiento global están obligando a los principales fabricantes de equipos de aire acondicionado a rediseñar muchos de sus productos para satisfacer las nuevas expectativas de los consumidores y de los gobiernos. El crecimiento del mercado del aire acondicionado ha abierto nuevas oportunidades, pero también ha estimulado una nueva ola de innovación.

In the U.S., Friedrich Air Conditioning provides room air conditioners that are installed in windows to offer quick relief from high temperatures and humidity. In these units, a fan blows cold air into the room and exhausts hot air to the outside. Heat exchangers using copper tubes to contain high-pressure refrigerants do the work of making the air cold or hot. Using new technologies, the International Copper Association (ICA) helped to re-engineer the hot air heat exchanger (the condenser) in Friedrich’s window air conditioners to improve efficiency and use less copper tube and aluminum fins, making them lighter and easier to handle.

Los nuevos diseños de intercambiadores de calor de alto rendimiento utilizan hasta un 47% menos de cobre, un 45% menos de refrigerante y pueden conseguir hasta un 6% más de eficiencia energética para reducir la demanda de electricidad. Estas mejoras son posibles cambiando el diámetro del tubo de cobre de 7,94 mm a 5 mm. Aunque esto parece fácil, se requieren más modificaciones que un simple cambio de diámetro.

En colaboración con los ingenieros de Optimized Thermal Systems, Inc. (OTS) y Friedrich, ICA profundizó en los aspectos de ingeniería para evaluar el diseño. El equipo de OTS señala que hay al menos tres detalles técnicos importantes necesarios para acomodar la modificación: un software avanzado que simula cómo funcionarán los intercambiadores de calor, ranuras helicoidales en el interior de los tubos pequeños y un método de montaje que utiliza aire a presión para expandir los componentes entre sí.

Un avanzado software de diseño de intercambiadores de calor desarrollado en el Centro de Ingeniería Energética Medioambiental de la Universidad de Maryland utiliza "algoritmos genéticos" para desarrollar diseños ideales. Con el apoyo de ICA, las recientes mejoras del software ampliaron su capacidad de diseño para incluir tubos de pequeño diámetro. El equipo de diseño determinó las condiciones de funcionamiento y las limitaciones de fabricación importantes y luego utilizó este atajo de software para explorar todas las posibilidades de diseño y su rendimiento, sin construir ningún componente físico.

El cobre es un increíble conductor del calor, pero el uso de superficies lisas dentro y fuera de un tubo de cobre no siempre es suficiente para una transferencia de calor óptima. El intercambiador de calor rediseñado necesita un tubo con un rendimiento de transferencia de calor entre cuatro y cinco veces superior al de un tubo liso. El rendimiento necesario es posible gracias a la formación de pequeñas crestas trapezoidales en el interior del tubo y a la adición de aletas diseñadas con precisión en el exterior.

El último detalle técnico consiste en unir los tubos y las aletas exteriores para crear una vía excelente para que fluya el calor. El tubo de cobre se infla en las aletas mediante aire a presión. Esta precisa operación de montaje se realiza en segundos.

Las tecnologías avanzadas basadas en el cobre están permitiendo la innovación en la industria del aire acondicionado. El mismo enfoque adoptado por Friedrich está siendo aplicado por otros grandes fabricantes de todo el mundo. Hal Stillman, Director de Desarrollo y Transferencia de Tecnología de la ICA, lo resume así "En un movimiento inesperado, la industria del cobre está promoviendo una tecnología que utiliza menos cobre. Esta promoción poco convencional pone de manifiesto el compromiso de la industria con el desarrollo sostenible, ya que el uso de menos cobre, en este caso, se traduce en una mayor eficiencia y una menor demanda de electricidad."

20 de abril de 2017

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