Coils de agua caliente y agua helada, explicados

Ambos tipos llevan agua, o una mezcla adecuada de agua y glicol, por sus tubos. El aire pasa por fuera de los tubos y entre las aletas. Un sistema que utiliza líquido para transportar calor se llama hidrónico.

Piensa en una cuchara metálica dentro de un café caliente. El calor pasa del café a la cuchara y se transmite por el metal. Un coil también transfiere calor a través del metal, mientras mantiene separada el agua dentro de los tubos del aire que pasa por fuera.

Los tubos transportan el agua. Las delgadas aletas metálicas ofrecen al aire más superficie para intercambiar calor. Piensa en una toalla extendida en lugar de doblada: al extenderla, queda más superficie expuesta al aire. Las aletas aportan superficie metálica adicional alrededor de los tubos.

Los colectores son los tubos más grandes que distribuyen el agua entre los recorridos de tubos más pequeños y la recogen de nuevo. Esos recorridos se llaman circuitos. La carcasa es el marco que sostiene el conjunto.

Un ventilador mueve el aire y una bomba hace circular el agua. Forman parte del sistema que rodea al coil; el coil aleteado por sí solo no contiene un ventilador ni una bomba. Durante el funcionamiento normal, el agua permanece dentro de los tubos y no se rocía en el aire.

El agua entra en el coil más caliente que el aire que pasa por él. El calor pasa del agua, a través de los tubos y las aletas, al aire. El aire sale más caliente. El agua normalmente sale más fría porque ha entregado parte de su calor.

Ese calor proviene de otro lugar, como una caldera, una bomba de calor o una red de calefacción urbana. El coil transfiere parte de ese calor al aire.

Los coils de agua caliente pueden calentar el aire exterior que ingresa o el aire de un edificio o una zona. También pueden calentar aire que ya se ha enfriado; esto se llama recalentamiento. Los coils pequeños de calefacción instalados en conductos a veces se llaman coils auxiliares.

Calentar el aire no elimina su vapor de agua. Su humedad relativa puede disminuir al calentarse, aunque la cantidad de humedad no haya cambiado. Para eliminar humedad, el sistema necesita otro proceso, como la condensación en un coil de enfriamiento.

El agua entra en el coil más fría que el aire que pasa por él. El calor pasa del aire, a través del metal, al agua. El aire sale más frío. El agua normalmente sale más caliente porque ha absorbido calor.

Después, el agua regresa a un equipo que extrae ese calor, comúnmente un chiller, antes de volver a circular. Una red de agua helada o un sistema adecuado de bomba de calor también puede suministrar el agua de enfriamiento.

Esto es distinto de un coil evaporador de expansión directa, o DX. Un coil de agua helada lleva agua por sus tubos. Un coil DX lleva refrigerante que se evapora dentro de ellos. Ambos pueden enfriar aire, pero se conectan a sistemas diferentes.

A pesar del nombre agua helada, el agua debe permanecer líquida durante el funcionamiento normal. Si se congela dentro del coil, puede causar daños.

El agua que aparece por fuera de un vaso frío proviene de la humedad del aire que lo rodea. Un coil de agua helada puede recoger humedad por la misma razón.

Al enfriarse, el aire puede llegar a una temperatura a la que parte de su vapor de agua se convierte en líquido. Esa temperatura se llama punto de rocío. Donde la superficie del coil está por debajo del punto de rocío del aire que la toca, la humedad puede condensarse en las aletas y los tubos. Las gotas se recogen en una bandeja de condensados debajo y salen por un desagüe.

Esa agua proviene del aire, no del interior de los tubos del coil. La condensación normal no significa, por sí sola, que el coil tenga una fuga.

Reducir la temperatura del aire se llama enfriamiento sensible. El calor extraído cuando la humedad se condensa corresponde al enfriamiento latente. Un coil de enfriamiento húmedo puede hacer ambas cosas. Eliminar humedad del aire se llama deshumidificación.

Un coil de agua helada no siempre elimina humedad. Si su superficie permanece por encima del punto de rocío del aire, puede enfriar sin condensación. La cantidad de humedad que elimina depende del aire que entra, la temperatura superficial, el caudal de aire y el diseño del coil. El coil por sí solo no garantiza un nivel determinado de humedad en el espacio.

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Ambos tipos utilizan las mismas piezas básicas. Pueden variar los diámetros de tubo, los materiales, la separación entre aletas, la posición de los colectores y la profundidad. Las filas son las capas de tubos a través de la profundidad del coil, desde el lado donde entra el aire hasta el lado donde sale.

Los coils de calefacción suelen ser menos profundos. En muchas aplicaciones, el agua está mucho más caliente que el aire, por lo que relativamente pocas filas pueden transferir el calor necesario. El enfriamiento y la eliminación de humedad suelen necesitar coils más profundos con más filas.

Son patrones comunes, no reglas. Un coil de agua caliente puede tener varias filas y los diseños de calefacción y enfriamiento pueden coincidir. La profundidad o la posición de las conexiones no permiten identificar de forma confiable la función de un coil por sí solas.

Dos coils con dimensiones exteriores similares también pueden funcionar de manera diferente. Las aletas y la forma en que el agua recorre los tubos influyen en cómo intercambian calor.

Varias condiciones trabajan en conjunto. Cambiar una puede cambiar el resultado, aunque el coil siga siendo el mismo.

El caudal de aire es la cantidad de aire que pasa por el coil. Influye en la transferencia de calor, la temperatura del aire que sale y el esfuerzo del ventilador para mover el aire entre las aletas. Más caudal de aire no significa automáticamente aire más caliente o más frío a la salida.

La temperatura del agua determina la diferencia de temperatura entre el agua y el aire. El agua más caliente puede ayudar a un coil de calefacción a transferir más calor. El agua más fría puede ayudar a un coil de enfriamiento a extraer más calor del aire y permitir que se condense más humedad. El resultado sigue dependiendo de las demás condiciones.

El caudal de agua es la cantidad de agua que circula por el coil. Dentro, ese caudal se divide entre recorridos de tubos, o circuitos. La distribución de circuitos describe cómo se organizan y conectan esos recorridos. Un mismo caudal total puede avanzar a distintas velocidades dentro de los tubos de coils de diferente diseño.

El agua también pierde presión al recorrer el coil. Esa resistencia se llama caída de presión del lado del agua, y la bomba debe vencerla. La resistencia al paso del aire entre las aletas es distinta; el ventilador trabaja contra esa resistencia.

Más filas y aletas más juntas pueden aportar superficie adicional para intercambiar calor, pero también influyen en la resistencia al paso del aire y en el acceso para limpiar. Estos detalles explican por qué la apariencia por sí sola no indica cómo funcionará un coil.

El suministro es el agua que llega al coil. El retorno es el agua que sale para volver al sistema.

Para calefacción, el agua de suministro normalmente está más caliente que la de retorno. Para enfriamiento, normalmente está más fría. Los nombres describen hacia dónde va el agua; no significan que una conexión sea siempre caliente o siempre fría.

Sí. Algunos sistemas usan un coil diseñado para recibir agua caliente o helada en distintos momentos. Otros usan coils separados. Los coils separados también pueden trabajar en secuencia: un coil de enfriamiento enfría el aire y puede eliminar humedad; después, un coil de agua caliente lo recalienta. Recalentar eleva la temperatura sin volver a añadir la humedad eliminada.

El glicol es un líquido que puede mezclarse con agua para reducir su punto de congelación. Tanto los sistemas de calefacción como los de enfriamiento pueden utilizar estas mezclas. El tipo y la cantidad de glicol influyen en la transferencia de calor y en la facilidad con la que la mezcla circula por el coil.

Los dos tipos comunes son el etilenglicol y el propilenglicol. A temperaturas y concentraciones comparables, las mezclas de etilenglicol suelen ser menos viscosas—es decir, fluyen con mayor facilidad—y transfieren calor de forma más eficiente. El propilenglicol tiene menor toxicidad que el etilenglicol y suele elegirse cuando ese aspecto es importante. La elección depende de la aplicación, la posible exposición y los requisitos del equipo para el fluido. La formulación completa, incluidos sus aditivos, debe ser adecuada para el sistema.

Un coil de calefacción no está protegido automáticamente contra el congelamiento. Si se expone a aire bajo cero y su agua se enfría lo suficiente, puede dañarse. Esto puede ocurrir durante una parada o si se interrumpe la circulación o el suministro de calor. Los coils de enfriamiento también pueden estar expuestos a condiciones de congelamiento.

La protección depende de la instalación. El glicol, los controles, la disposición del equipo y los procedimientos de mantenimiento pueden contribuir a ella. El nombre del coil por sí solo no indica si está protegido.