Desde siglos pasados diversos inventores generaron las primeras ideas para la creación del aire acondicionado. Esta es la historia de un sistema que sigue desarrollándose para ser más eficiente. Por ello en este artículo vas a conocer la historia del aire acondicionado, el cual nació hace más de 126 años en Brooklyn pero no específicamente para refrescar a las personas.
Durante miles de años el hombre advirtió que las corrientes de aire mitigaban el calor, pero era incapaz de hacer algo al respecto. A lo máximo que llegó fue a refugiarse en cuevas o a meterse en el agua. Pero llegó un día en que comenzó a pensar cómo podría disminuir la temperatura del ambiente a su antojo.
Antiguo Egipto: Colgando ropa mojada en las puertas para crear un efecto de enfriamiento por evaporación. Cuando el viento soplaba pasando por esa ropa, producía una brisa más fresca.
Antigua Roma: Los acueductos eran usados para bombear agua de un diferentes lugares de la ciudad. Estos acueductos fueron enrutados dentro de las paredes de hogares de romanos ricos para que circulara el agua y el aire enfriara.
En climas tropicales durante los días de más calor, los antepasados buscaban refrescarse trasladándose a áreas cerca de la costa o a las montañas. La otra alternativa era aumentar la evaporación del sudor mediante el abanico de mano que fue inventado hace más de 4,000 años. El abanico aumenta la circulación de aire sobre la piel y en realidad logra el mismo efecto que se obtiene en las torres de enfriamiento. Unos de los primeros en desarrollar el abanico para mover mayores cantidades de aire fueron los chinos, en el siglo II el inventor Ding Huan desarrolló el primer abanico que podía mover grandes masas de aire. Este se movía manualmente y con un diámetro de aproximadamente 2 metros podía refrescar una habitación completa.
En la India antigua se colgaban esteras de hierba húmeda en puertas y ventanas para que al filtrarse el aire rebajara la temperatura. Hace más de mil años, en algunos palacios del imperio musulmán el aire pasaba por una pared de vegetación rociada con agua cuya evaporación enfriaba el ambiente.
En la antigüedad, los egipcios ya utilizaban sistemas y métodos para reducir el calor. Se utilizaba principalmente en el palacio del faraón, cuyas paredes estaban formadas por enormes bloques de piedra, con un peso superior a mil toneladas. Durante la noche, tres mil esclavos desmantelaban las paredes y acarreaban las piedras al Desierto del Sahara. Como el clima desértico es extremo y la temperatura disminuye a niveles muy bajos durante las horas nocturnas, las piedras se enfriaban notablemente. Justo antes de que amaneciera, los esclavos acarreaban de regreso las piedras al palacio y volvían a colocarlas en su sitio. Se supone que el faraón disfrutaba de temperaturas alrededor de los 26° Celsius, mientras que afuera el calor subía hasta casi el doble.
El primer acondicionador fue idea de un mercader de Babilonia que hace cuatro mil años se fijó en que la baja humedad del aire da lugar a una rápida evaporación que enfría el ambiente. Varias civilizaciones antiguas enfriaron sus palacios de esa manera: al ponerse el sol, los criados regaban el suelo y las paredes para que la evaporación resultante, combinada con el enfriamiento de la noche, aliviará el calor.
El primer procedimiento técnico para acondicionar el aire surgió en el año 1555, el cuál estaba basado en la ventilación artificial; sistema utilizado en la minería de la época. No obstante, el primer ventilador del que hay noticia no funcionó hasta 1711 (forma científica de aportar aire fresco a los ambientes cerrados) ideado por Johann Justus Partels, que con su artilugio introducía aire fresco en los túneles y espacios cerrados a la vez que extraía el aire viciado.
En 1715, el francés Gaugger publicó sus estudios donde demostraba la importancia de la necesidad de la ventilación y su transcendencia para combatir las enfermedades infecciosas. Pero el invento del acondicionador de aire se atribuye a Stephen Hale y Martin Friewald, que en 1741 ventilaron las habitaciones de los enfermos de hospital y los camarotes de los barcos mediante un artefacto formado por dos grandes palas de molino. Dicho mecanismo, al girar bombeaba el aire y lo dirigía a través de tubos creando corrientes de aire. El invento se probó en 1750 sobre la puerta de la cárcel londinense de Newgate.
En el año 1758, Benjamín Franklin, escribió una carta a un amigo donde explica que había experimentado con líquidos volátiles de rápida evaporación como el alcohol y éter para enfriar agua. En la misma carta cuenta que logró bajar la temperatura del agua de 64⁰F hasta 6⁰F, por debajo de los 32⁰F del punto de congelación del agua, produciendo hielo.
En el año 1818, el físico inglés Michael Faraday demostró que si una sustancia volátil, como por ejemplo el amoniaco, es comprimida y condensada utilizando fuerza mecánica y después se deja evaporar rápidamente, se logra enfriar agua.
Un siglo después el doctor norteamericano en medicina John Gorrie, en el estado de la Florida, notó que los pacientes se recuperaban mucho mejor en climas fríos que en calientes. Por lo que ideó una máquina frigorífica que utilizaba el principio de la expansión del aire. Gorrie instaló bandejas con hielo pegadas al techo sobre las camas de los pacientes. El aire se enfriaba y bajaba sobre el paciente, ya que el aire frío es más pesado que el caliente y salía de la habitación a través de aperturas en el suelo. De esta forma el Dr. Gorrie logró mantenerlos frescos y mejorar la condición de sus enfermos. Este se consideró el primer sistema de aire acondicionado, pero resultaba demasiado costoso pues tenían que transportar el hielo en barcos desde el norte de Estados Unidos hasta la Florida.
El Dr. Gorrie siguió experimentando para lograr hacer hielo mecánicamente y en el año 1851 le otorgaron la patente de una máquina que operaba basada en el principio de Faraday. Dejó la medicina para dedicarse a perfeccionar su invento, pero cuando la persona que financiaba sus investigaciones falleció, no le fue posible continuar y murió en la pobreza en el año 1855.
En esa época, en 1834, Jacob Perkins invento la primera máquina de fabricación de hielo artificial que llevó a un nuestros modernos sistemas de compresión.
Otro siglo más tarde, en 1859, Edmundo y Fernando Carré abrieron la posibilidad del acondicionador de aire moderno o aparato productor de frío por absorción.
En 1842, William Thomson, conocido comúnmente como Lord Kelvin inventó el principio del aire acondicionado. Con el objetivo de conseguir un ambiente agradable y sano, el científico creó un circuito frigorífico hermético basado en la absorción del calor a través de un gas refrigerante. Para ello, se basó en 3 principios:
El calor se transmite de la temperatura más alta a la más baja, como cuando enfriamos un café introduciendo una cuchara de metal a la taza y ésta absorbe el calor.
El cambio de estado del líquido a gas absorbe calor. Por ejemplo, si humedecemos la mano en alcohol, sentimos frío en el momento en que éste se evapora, puesto que absorbe el calor de nuestra mano.
La presión y la temperatura están directamente relacionadas. En un recipiente cerrado, como una olla, necesitamos proporcionar menor cantidad de calor para llegar a la misma temperatura que en uno abierto.
Un aparato de aire acondicionado sirve, tal y como indica su nombre, para el acondicionamiento del aire. Éste es el proceso más completo de tratamiento del ambiente en un local cerrado y consiste en regular la temperatura, ya sea calefacción o refrigeración, el grado de humedad, la renovación o circulación del aire y su limpieza, es decir, su filtrado o purificación.
Mucho tiempo después, Georgius Agricola, alquimista, químico y mineralogista alemán, presentó una serie de ilustraciones en las que mostraba técnicas de ventilación para minas de hierro en el centro de Europa.
Más tarde, a finales del siglo XIX, las edificaciones se mantenían a temperaturas adecuadas haciendo pasar aire sobre bases de hielo, como en el teatro de Madison Square, en Nueva York, donde se ocupaban alrededor de 4 toneladas de hielo cada día.
Entonces surge la pregunta, ¿Quién es el inventor del aire acondicionado? La respuesta es: Willis H.Carrier.
Willis Haviland Carrier
En el año 1902, un joven ingeniero que trabajaba para la empresa Buffalo Forge Company, en Buffalo, Nueva York, con el nombre Willis Haviland Carrier, sentó las bases de la refrigeración moderna y desarrollo el concepto de climatización, al encontrarse con los problemas de la excesiva humidificación del aire enfriado, las del aire acondicionado. Por esa época, tenía serias dificultades durante el proceso de impresión, debido a que los cambios de temperatura y humedad en su taller alteraban ligeramente las dimensiones del papel, impidiendo alinear correctamente las tintas. Por lo que el joven se puso a investigar con tenacidad cómo resolver el problema y diseñó una máquina que controlaba la temperatura y la humedad por medio de tubos enfriados, dando lugar a la primera unidad de aire acondicionado de la Historia. El inventor dijo que recibió su “chispa de genialidad” mientras esperaba un tren. Era una noche brumosa y él estaba repasando mentalmente el problema del control de la temperatura y la humedad. Para cuando llegó el tren, ya había comprendido la relación entre temperatura, humedad y punto de condensación. Comprimiendo amoniaco y después evaporándolo enfriaba agua, la cual pasaba por dentro de serpentines que a su vez enfriaban y le quitaban vapor de agua al aire por medio de condensación. El aire era distribuido utilizando conductos por toda la imprenta. Este sistema era práctico para aplicaciones industriales, pero no era recomendable para otras aplicaciones ya que el amoniaco es muy tóxico y los equipos ocupaban mucho espacio. Al principio de los años 20, Carrier desarrolló un compresor mucho más eficiente y utilizaba un refrigerante que no era tóxico que se llamaba dielene. El “Aparato para Tratar el Aire” fue patentado en 1906.
Aunque Willis Haviland Carrier es reconocido como el “padre del aire acondicionado”, el término “aire acondicionado” fue utilizado por primera vez por el ingeniero Stuart H. Cramer, en la patente de un dispositivo que enviaba vapor de agua al aire en las plantas textiles para acondicionar el hilo.
Las industrias textiles del Sur de los Estados Unidos fueron las primeras en utilizar el nuevo sistema de Carrier. Por ejemplo, la fábrica de Algodón Chronicle Mill en Belmont, Carolina del Norte, que tenía un gran problema. Debido a la ausencia de humedad, se creaba un exceso de electricidad estática, haciendo que las fibras de algodón se deshilacharan y fuera difícil tejerlas. El sistema Carrier elevó y estabilizó el nivel de humedad para acondicionar las fibras, resolviendo así la cuestión.
Debido a su calidad, un gran número de industrias se interesaron por el aparato de Carrier. La primera venta que realizó al extranjero fue en 1907, para una fábrica de seda en Yokohama, Japón.
En 1911, Carrier reveló su Fórmula Racional Psicométrica Básica a la Sociedad Americana de Ingenieros Mecánicos. La fórmula sigue siendo hoy en día la base de todos los cálculos fundamentales para la industria del aire acondicionado. Las industrias florecieron con la nueva habilidad para controlar la temperatura y los niveles de humedad durante la producción.
En 1915, entusiasmados por el éxito, Carrier y seis amigos ingenieros reunieron 32,600 dólares para formar la Compañía de Ingeniería Carrier, dedicada a la innovación tecnológica de su único producto, el aire acondicionado. Durante aquellos años, su objetivo principal fue mejorar el desarrollo de los procesos industriales con máquinas que permitieran el control de la temperatura y la humedad. Por casi dos décadas, el uso del aire acondicionado estuvo dirigido a las industrias, más que a las personas.
A finales de 1920, propietarios de pequeñas empresas quisieron competir con las grandes distribuidoras, por lo que Carrier empezó a desarrollar pequeñas unidades.
Máquina de Refrigeración Centrífuga
En 1921, Willis Haviland Carrier patentó la Máquina de Refrigeración Centrífuga. También conocida como enfriadora centrífuga o refrigerante centrifugado, fue el primer método para acondicionar el aire en grandes espacios. Las máquinas anteriores usaban compresores impulsados por pistones para bombear a través del sistema el refrigerante, a menudo amoníaco, tóxico e inflamable. Carrier diseñó un compresor centrífugo similar a las paletas giratorias de una bomba de agua. El resultado fue un enfriador más seguro y eficiente.
El nuevo sistema se estrenó en 1924 en la tienda departamental Hudson de Detroit, Michigan. Los asistentes a la popular venta de sótano se sentían mareados por el calor debido al pésimo sistema de ventilación, por lo que se instalaron tres refrigerantes centrifugados Carrier para enfriar el piso. Una multitud de compradores llenó “el almacén con aire acondicionado” y poco tiempo después fueron instalados aparatos en toda la tienda.
Su uso pasó de las tiendas departamentales a las salas de cine. La prueba de fuego se presentó en 1925, cuando el Teatro Rivoli de Nueva York solicitó a la joven empresa instalar un equipo de enfriamiento. Se realizó una gran campaña de publicidad, que provocó que se formaran largas colas de personas en la puerta del cine. La industria creció rápidamente y cinco años después, alrededor de 300 salas de cine tenían instalado ya el aire acondicionado. Sin embargo, los edificios de oficina no utilizaron aire acondicionado hasta que los fabricantes empezaron a comprobar, a través de estudios, que aumentaba la productividad de los empleados hasta un 24% en ambientes climatizados. El éxito fue tal, que inmediatamente se instalaron este tipo de máquinas en hospitales, oficinas, aeropuertos y hoteles.
En 1928, Willis Haviland Carrier desarrolló el primer equipo que enfriaba, calentaba, limpiaba y hacía circular el aire para casas y departamentos, pero la Gran Depresión en los Estados Unidos puso punto final al aire acondicionado en los hogares. Las ventas de aparatos para uso residencial no empezaron hasta después de la Segunda Guerra Mundial. A partir de entonces, el confort del aire acondicionado se extendió a todo el mundo. El calor y el frío que sienten las personas no sólo dependen de la temperatura ambiental, sino también de la humedad y de la apropiada distribución del aire.
Pese a los cambios de tamaño y a los fines del genial invento, otra variación se dio con el paso del tiempo. Se trata del refrigerante utilizado. El dióxido de carbono fue una elección popular hasta la década de 1920, pero allí fue abandonado debido a la alta presión necesaria para lograr un nuevo líquido. Para ello se necesitaba un sistema robusto y caro de plomería, por lo que se decidió buscar una alternativa. Allí aparecieron los clorofluorocarbonos (CFC) y los hidroclorofluorocarbonos (HCFC), que necesitan de instalaciones menos resistentes, ya que trabajan a baja presión.
Además de la comodidad que disfrutamos con el aire acondicionado, actualmente muchos productos y servicios vitales en nuestra sociedad dependen del control del clima interno, como los alimentos, la ropa y la biotecnología para obtener químicos, plásticos y fertilizantes. Sin el control exacto de temperatura y humedad, los microprocesadores, circuitos integrados y la electrónica de alta tecnología no podrían ser producidos.
Objetivos de un sistema de aire acondicionado
Control de la temperatura. La temperatura del aire está directamente relacionada con el intercambio de calor entre el aire que rodea al individuo y su piel. Un adecuado control de la temperatura elimina el esfuerzo de acomodación, consiguiendo un mayor confort y bienestar físico.
Movimiento y circulación del aire. Las corrientes de aire intervienen directamente en la sensación térmica de las personas; cuanto mayor es la velocidad del aire, mayor capacidad de transmisión de calor tenemos y aumenta nuestra capacidad de sudoración.
Control de la humedad. Una gran parte del calor del cuerpo humano se disipa a través de la evaporación por medio del sudor. Si la humedad del ambiente supera determinados niveles no habrá sensación de confort.
Filtrado, limpieza y puricación. La pureza del aire se consigue mediante la renovación de éste y eliminando las partículas contaminantes con ltros y otros dispositivos, o mediante ventilación.
Actualidad
Hoy en día, un equipo de aire acondicionado es bien utilizado cuando permite el buen funcionamiento de distintos sistemas y ofrece comodidad en diversos lugares. El proceso consiste en el enfriamiento y además se encarga de regular toda temperatura (caliente o fría), el grado de humedad o la renovación o circulación de aire y su limpieza.
Actualmente, la industria está en el proceso de redescubrir el CO2 (dióxido de carbono). Al igual que los CFC y HCFC, el gas no es tóxico y no es inflamable. También es muy abundante. Uno de los desarrolladores de equipos a base de CO2 es, como no podía ser de otra forma Carrier, quien a 110 años de su primer aire acondicionado, sigue refrescando los ambientes los días de calor.
Gracias a la investigación y el desarrollo, junto con los incentivos de nuestro sistema de mercado libre, empresas como AAON han logrado estar a la vanguardia en el ahorro de energía de la industria de la climatización. Se han desarrollado equipos cada vez más innovadores y de alta eficiencia a precios que permiten una rápida recuperación de la inversión.
Al igual que otros inventos del siglo XX, el aire acondicionado ha generado un gran impacto en aplicaciones industriales, comerciales y residenciales, mejorando la productividad y el confort.
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