martes, 27 de mayo de 2014

Disminuyendo energía del sistema. Diminishing energy of the system.Das Verringern von Energie des Systemes.

Disminuyendo energía del sistema.
Diminishing energy of the system.Das Verringern von Energie des Systemes.

Entre las principales necesidades humanas, las de calefacción y refrigeración son las que implican un alto valor de energía. Por ello su reemplazo por otras formas de energía diferente a la fósil es fundamental. También es necesario estudiar la optimización de las funciones. Muchas veces se nos ha instruido en formas de satisfacer una necesidad de manera onerosa desde el punto de vista de la energía.
Es el caso de la ambientación de locales en viviendas , oficinas, etc.
El caso de las salas de dormir, que he planteado en otros artículos tiende a optimizar la satisfacción de la necesidad, en un pequeño ambiente aislado, lo que reduce significativamente la energía requerida , ademas de entregar aire de parámetros controlados.

Temperatura externa y aire frío.

Cuando nos planteamos el problema del aire frío y su efecto en los pulmones y el sistema de salud en general , también lo pensamos en función de los locales y no de la optimización de la función.
Si una persona está en reposo se cubre con mantas o frazadas y su cuerpo tiene temperatura adecuada exteriormente. Pero interiormente qué ocurre?
El aire que toma la persona , si el ambiente no tiene calefacción está frío, pese a que el cuerpo esté caliente en el exterior.
El costo de calefacción entonces tiene que ver con la calefacción general del ambiente. Pero qué sucede si se aplica calefacción solamente al aire inhalado?

Un dispositivo especial para el aire inhalado.

Tengo la idea de este diseño , pero lo he planteado sin llegar a desarrollar aún un prototipo.
El concepto consiste en un dispositivo que es capaz de calentar el aire inhalado por medio de un equipo personal, que permite a la persona moverse, caminar , o incluso hacer ejercicios en aire frío, sin la posibilidad de que el aire frío ocasione enfermedades.
A la vez el dispositivo es capaz de humectar el aire, puesto que en Invierno es común que el aire requiere humedad adicional, pese a la aparente alta humedad relativa. Esa humedad depende de la temperatura, por lo cual el concepto de humedad relativa es engañoso.
Dos sensores vigilan los parámetros: humedad y temperatura. El control calcula la potencia necesaria para alcanzar una temperatura prefijada, digamos 25 º C y una humedad relativa de 55%.
Ambos sensores entregan datos al sistema de cálculo que genera las acciones de control permitiendo que el aire se mantenga en esos valores.
Un problema del sistema es que para actividades normales el aire inspirado es de
unos 8 litros/minuto, mientras que para actividades de exigencia física, correr o trabajos pesados, la exigencia de aire aumenta a 150 litros/minuto        aproximadamente.
El calor necesario para el caso de actividades normales está dado por:

0.24(kcal/ºCkG)* 8 (litros/min)*60*1,1 (kG/m3)*0,001)= 2,5344 kCal
Ello es unos 2,95 W/hora.
Una batería de 12 V   y 4 A-hora entrega 48 Whora lo que implica que la duración sería de unos 16,27 horas. No obstante nos falta la energía para humectar el aire, que podemos considerar equivalente a la anterior con lo cual el tiempo de duración sería de unas 8 horas para una persona en movimiento continuo.


Es interesante pensar que si la persona se acuesta a dormir, puede conectar el dispositivo a la red, sin problemas de energía , con tiempo ilimitado.
En el caso de actividad física intensa, el consumo aumenta a unos 54 W-Hora
lo que sería 18,3 veces la energía anterior. En ese caso, el tiempo resulta en 0,89 Horas, que dividiendo por dos si es necesario humectar son 0,445 Horas .
No obstante, es necesario pensar que esas actividades son puntuales, correr o hacer ejercicios, no dura más de una hora , a veces menos.
También es posible tener una batería de mayor capacidad para ese caso, lo que aumenta la autonomía. Es posible tener una batería de 8 A-H con lo cual lo anterior se duplica en autonomía.
En posición de reposo, una persona durmiendo requeriría algo así como 5,81 W-H para calentar el aire que respira. Si la razón para climatizar todo el ambiente es el aire, vemos que es posible disminuir enormemente el consumo por este método.  Ninguna habitación requerirá menos de 500 W-Hora, para mantener una temperatura agradable en su interior. Ello es para una pequeña habitación con suficiente aislación, que no es el caso en las habitaciones tradicionales.
Distinto es el caso del Verano . En ese caso aunque se enfríe el aire aspirado, el cuerpo estará a temperatura ambiente lo que podría provocar un problema similar.

Referencias

( en edición...)













No hay comentarios:

Publicar un comentario