Expuesto por:

Pablo Tirado

22 de febrero de 2013

Federal Energy Management Program

U.S. Department of Energy

Reseña Técnica de Instalación

Diciembre de 1997

Índice Introducción

Aspectos de Operación

Ahorros Potenciales

Instalaciones Existentes

Requerimientos de Servicio y Mantenimiento

Caso Estudiado

Aplicabilidad

Conclusiones

Introducción WhiteCap es un sistema de enfriamiento por aspersión

sobre la superficie de un techo, y es recomendable para climas secos y calurosos.

El sistema funciona primero enfriando el agua por evaporación y radiación al rociarla sobre la superficie del techo por la noche, y posteriormente el agua es recolectada para su usarse en el enfriamiento del edificio al día siguiente.

Introducción El sistema WhiteCap viene en tres distintas

configuraciones.

En todas las configuraciones, el sistema de aspersión de agua consiste en una cuadrícula de tuberías con aspersores de agua convencionales instalados en la superficie del techo, y conectados a un sistema de bombeo y filtrado de agua.

Introducción Durante la fase de enfriamiento, el agua primero es

enfriada por evaporación durante su aspersión sobre el techo, y posteriormente se sigue enfriando por efecto de radiación.

El agua se sigue recirculando por los aspersores hasta alcanzar un rango de temperatura entre 45-50°F (7.2-10°C), una vez alcanzado este rango de temperatura el agua es almacenada para su uso en el enfriamiento del edificio al día siguiente.

Introducción Diferentes Métodos para almacenar el agua enfriada y

para usarla en el enfriamiento del edificio resulta en distintas configuraciones para el sistema WhiteCap.

A continuación se van a mencionar las tres configuraciones principales del sistema

Introducción (WhiteCapR) En esta configuración, el techo se construye para

permitir una capa de 3 pulgadas de altura de agua sobre el techo en todo momento.

Se intercalan paneles de polietileno de 4 pulgadas de espesor sobre el agua con el propósito de aislar la capa de agua durante el día.

Los aspersores se instalan encima de los paneles y el sistema de tuberías se encuentra debajo de la capa de agua.

Introducción (WhiteCapR) El agua es bombeada a los aspersores desde la

superficie del techo.

El agua rociada por los aspersores cae en los paneles, y de ahí se filtra a la superficie del techo a través de las articulaciones entre los paneles.

El agua enfriada durante la noche se utiliza para enfriar el edificio debido al gradiente de temperatura entre el techo y el resto del edificio (conducción)

Introducción (WhiteCapR)

Introducción (WhiteCapT) En la configuración WhiteCapT, el agua enfriada

durante la noche es almacenada en un tanque.

Al día siguiente, el agua enfriada es bombeada a un serpentín con el propósito de enfriar una corriente de aire.

Algunas ventajas que tiene el sistema WhiteCapTsobre el WhiteCapR consisten en poderse instalar en edificios con techos que no estén perfectamente nivelados y poder aislar el techo en forma convencional.

Introducción (WhiteCapT) Otra ventaja consiste en no tener que aumentar la

carga de construcción del edificio al no almacenar el agua en el techo.

Sin embargo, el sistema WhiteCapT requiere de un abanico, lo que aumenta su costo de operación.

Introducción (WhiteCapT)

Introducción (WhiteCapF) En esta configuración, el agua enfriada es almacenada

en un serpentín que se encuentra por debajo del piso del edificio, ahorrándose el tanque de almacenamiento de agua.

El edificio se enfría debido al gradiente de temperatura entre el piso y el resto del edificio.

Sin embargo, para poder instalar este sistema, el edificio debe estar diseño para ello.

Introducción (WhiteCapF)

Aspectos de Operación La buena operación de los sistemas WhiteCap

dependen principalmente de la temperatura del bulbo seco del aire durante la noche, pero también dependen de la temperatura del cielo durante la noche.

La mínima temperatura teórica del agua que se podría alcanzar únicamente con el enfriamiento por aspersión sería la de bulbo húmedo, sin embargo el enfriamiento por radiación permite bajar la temperatura del agua por debajo de ese punto.

Aspectos de Operación El enfriamiento que puede proveer un sistema WhiteCap sobre el

edificio se puede estimar a partir de la siguiente ecuación: Q (Btu/ft2-hr) = 1.16*(Tcsr-Tdb)+ 1.68*(Tdb -Twb)+ 0.125*(Wa-Wb) (1) Donde Wa = (0.01*(Tcsr+460°F))4 Wb = (0.01*(Tsky+460°F))4 Tcsr = Temperature of the water before spray (°F) Tdb = Dry-bulb ambient air temperature (°F) Twb = Dry-bulb ambient air temperature (°F) Tsky = Sky temperature (°F)

Ahorros Potenciales Los sistemas WhiteCap permiten a los edificios

ahorrase entre el 30-60% de los costos de energíautilizada para acondicionamiento.

Estos ahorros dependen de las condiciones del clima, por lo que se va a notar mejores ahorros en climas secos que en húmedos.

Este sistema incluso puede permitir utilizar refrigeraciones de menor capacidad que la instalada en un edificio sin WhiteCap.

Instalaciones Existentes

Requerimientos de Servicio y Mantenimiento El aspecto principal de mantenimiento es mantener el

sistema de aspersión en buen estado.

Para mantener el sistema de aspersión libre de partículas, WhiteCap cuenta con sistemas de filtración.

Hasta la fecha no se ha requerido tratamiento de agua para evitar el crecimiento de algas y bacteria debido a que el agua no es expuesta a la luz solar por mucho tiempo.

Requerimientos de Servicio y Mantenimiento En las instalaciones existentes tampoco se ha

requerido tratar el contenido de dureza del agua para evitar la formación de sarro en las tuberías, pero se puede requerir en regiones con un alto contenido de dureza.

Caso Estudiado La reseña describe un sistema WhiteCapT instalada en

un edificio de la Administración General de Servicios en Nogales, Arizona.

El edificio es de un solo piso y cuenta con un área superficial en el techo de 8,340 ft2.

A continuación se van a presentar imágenes, costos de instalación y consumo de energía para este sistema en particular.

Caso Estudiado

Caso Estudiado

Caso Estudiado

Caso Estudiado

Aplicabilidad de la tecnología Clima:Esta tecnología está orientada a climas secos,

por lo cual no es recomendada para climas húmedos. En climas secos la capacidad de enfriamiento puede llegar hasta 25 ton-horas/día por cada 1,000 ft2

Techo: Si se planea instalar un sistema WhiteCapR, es indispensable tener un techo perfectamente nivelado.

Almacenamiento de Agua: Si se planea instalar un sistema WhiteCapT, se debe considerar la capacidaddel tanque de agua, por lo general se requieren 2 galones por cada ft2 de techo.

Conclusiones Los sistemas WhiteCap son una tecnología muy

eficiente de ahorro de energía adecuada para climas secos. La cual puede ser usada junto con sistemas convencionales de enfriamiento mecánico (refrigeración), e instalado correctamente requiere poco mantenimiento. Sin embargo, la efectividad de estos sistemas dependen fuertemente del clima.