Comprender el enfriamiento evaporativo directo
Para entender cómo funciona un enfriador evaporativo, es necesario comprender algo sobre las propiedades del calor, el aire y el vapor de agua. El tipo más común de climatizador evaporativo es el directo, en el que el aire caliente del exterior se enfría dentro de la máquina y se introduce en el edificio y se expulsa de nuevo al exterior. Otros tipos son el Indirecto y el Lavador de Aire. En este artículo, sólo nos centraremos en el enfriamiento evaporativo directo.
¿Qué es el calor?
Antes de hablar del proceso de enfriamiento debemos entender un poco los principios del calor, que existe en dos formas: El calor sensible (que se puede sentir o "percibir") y el calor latente (calor oculto que no se puede detectar con un termómetro).
El calor utilizado para evaporar el agua en vapor de agua se denomina "calor latente de evaporación". Por ejemplo, es el calor del pavimento caliente que se cede para evaporar el agua después de una tormenta de verano, o el calor del quemador de la estufa que se cede para evaporar el agua en una tetera hirviendo. A medida que el agua líquida cambia su estado a vapor, (no se puede ver el vapor de agua) absorbe el calor de su entorno; la temperatura no cambia pero la cantidad de calor o energía que absorbe está contenida en la estructura molecular del vapor. El enfriamiento por evaporación sólo es posible gracias a este fenómeno natural del calor latente.
¿De dónde procede el calor latente?
Procede del aire y de los materiales circundantes. Siempre que una sustancia cambia de estado de sólido a líquido (hielo a agua) y de líquido a vapor (agua a vapor o agua a vapor), absorbe calor del entorno. Esto significa que el aire circundante y los objetos sólidos y líquidos se enfrían al ceder su calor al proceso de fusión o evaporación.
El calor total es la suma del calor latente y del calor sensible. Es la cantidad total de calor en una habitación, compuesta por el calor que se puede sentir y el que no se puede sentir. El calor total se mide en kilojulios (kJ): 1000kJ son aproximadamente 1000 BTU. La evaporación completa de un litro de agua absorbe unos 2000kJ de energía calorífica y eso ocurre dentro del proceso sin ningún aporte de energía externa. Por eso los acondicionadores de aire evaporativos utilizan una cantidad muy pequeña de energía eléctrica para funcionar. La única energía que se necesita es para accionar el ventilador y la bomba.
El proceso de enfriamiento por evaporación del aire
En las máquinas de refrigeración por aire evaporativo directo, el proceso de intercambio de calor se realiza mediante una bomba de agua que suministra agua a los paneles de refrigeración y un ventilador accionado por motor que impulsa el aire exterior caliente a través de dichos paneles. Estos componentes se combinan para acelerar el proceso natural de intercambio de calor.
Durante el proceso, parte del calor sensible del aire (el calor que se puede sentir) se transforma en calor latente (el calor que no se puede sentir) cuando el agua del climatizador evaporativo se convierte en vapor de agua.
Este proceso de transformación del calor sensible en calor latente hace que el aire caliente se enfríe, ya que parte de su calor (sensible) se ha utilizado como se ha explicado anteriormente. Por tanto, la temperatura del aire desciende. El aire frío se bombea hacia el interior del edificio y finalmente se expulsa del mismo. Nunca vuelve a circular.
Los climatizadores evaporativos aumentarán ligeramente la humedad en el interior del edificio. Sin embargo, hay que recordar que la temperatura también ha bajado. Es la combinación de temperatura 
y la humedad que crea el confort humano, y los climatizadores evaporativos se utilizan ampliamente en todo el mundo porque pueden crear condiciones confortables. Por ejemplo, un 80% de humedad y 30°C es muy incómodo, pero un 80% de humedad y 16°C es bastante confortable. Además, el confort también mejora al aumentar la velocidad del aire en condiciones de calor y los climatizadores evaporativos crean suficiente movimiento de aire para minimizar también los efectos de la humedad.
Como podemos ver en el siguiente gráfico, la temperatura y la humedad son inversamente proporcionales: durante la parte del día en que las temperaturas son más altas, la humedad relativa es menor. Por eso las tecnologías de refrigeración evaporativa son eficaces, funcionan mejor cuando la temperatura es alta, porque una humedad relativa más baja deja espacio para que se produzca la evaporación.
Para entender cómo funciona un climatizador evaporativo como Breezair , es necesario tener una idea clara de la Psicrometría: ésta consiste en las interacciones entre el calor, la humedad y el aire, y específicamente en cómo cambiar el aire de una condición a otra. A medida que aumenta la temperatura, aumenta también su capacidad de retener la humedad: la humedad es, por tanto, un factor muy influyente en la ganancia de calor. La interacción entre los tres elementos mencionados puede explicarse en un único gráfico, denominado gráfico psicrométrico.
Aclaremos los elementos del propio gráfico:
- TEMPERATURA DE BULBO SECO (DBT) Se refiere a la temperatura del aire ambiente medida con un termómetro normal: se llama "seca" porque no se ve afectada por la humedad del aire. La temperatura de bulbo seco es un indicador del contenido de calor del aire si todos los demás factores permanecen constantes. A medida que la temperatura de bulbo seco aumenta, también aumenta la capacidad de humedad que el espacio aéreo puede contener.
- TEMPERATURA DE BULBO HÚMEDO(WBT): La temperatura de bulbo húmedo es la temperatura que se mide utilizando un termómetro cuyo bulbo de vidrio está cubierto por un paño húmedo. La temperatura de bulbo húmedo indica el contenido de humedad del aire. Es muy importante tener en cuenta la WBT para los procesos de refrigeración por evaporación, ya que la diferencia entre la temperatura de bulbo seco y la de bulbo húmedo es una medida de la eficacia de la refrigeración. Con una humedad relativa del 100%, la temperatura de bulbo húmedo es igual a la temperatura de bulbo seco.
- HUMEDAD: Describe la cantidad de vapor de agua en el aire. Podemos considerar dos tipos de humedad:
- Humedad absoluta: la masa de vapor de agua presente en una masa de aire determinada, expresada en gramos de vapor de agua (g) por kilogramo de aire seco (kg).
- Humedad relativa (HR): la cantidad real de humedad en el aire comparada con la humedad total o máxima que el aire puede contener a una temperatura determinada. Cuando el aire tiene un 50% de HR, decimos que está saturado al 50%. A medida que el aire se acerca al 100% de saturación, puede absorber cada vez menos agua hasta que, al 100% de HR, el aire no puede contener más agua.
El gráfico de la derecha representa un típico día de verano que muestra la temperatura y la humedad relativa en una región no tropical.
Si tenemos dos de estos elementos, utilizando la carta psicrométrica podemos encontrar fácilmente el tercero: por ejemplo, dada una determinada temperatura de bulbo seco y una determinada temperatura de bulbo húmedo, es fácil encontrar la humedad relativa, comprobando la intersección de estos dos valores.
En el enfriamiento evaporativo, nos movemos en el gráfico a lo largo de líneas de entalpía constante: esto significa que estamos hablando de un proceso adiabático, en el que no se produce transferencia de calor.
Al humedecer el aire con la evaporación, las moléculas de aire se llevan consigo una parte de vapor de agua, así como el calor latente, que por tanto representa la cantidad de humedad del aire. Tomando una parte del calor latente, el aire que entra en el edificio después de haber pasado por la unidad es entonces más frío.
Moviéndonos en la carta psicrométrica desde el punto A a lo largo de una línea de entalpía constante estamos añadiendo humedad al aire (eje vertical), y obteniendo proporcionalmente un descenso de la Temperatura de Bulbo Seco (eje horizontal). Con la refrigeración evaporativa, la máxima reducción posible de la temperatura es el diferencial entre la temperatura del Bulbo Seco y la del Bulbo Húmedo (llamada Depresión del Bulbo Húmedo): esto significa que podríamos movernos a lo largo de la línea hasta el punto C, donde la Humedad Relativa es del 100%. Sin embargo, ningún equipo es perfecto, por lo que habrá ciertas pérdidas en el refrigerador: si consideramos un refrigerador con una eficiencia del 90%, podemos llegar entonces al punto B, obteniendo así un descenso de temperatura de 11,5°C.