La importancia del Sistema HVAC en la climatización industrial, ¿cómo funciona?
El sistema HVAC, cuyo acrónimo proviene de las palabras en inglés Heating, Ventilation and Air Conditioning, se refiere a un sistema de calefacción, ventilación y aire acondicionado que opera integralmente para mantener condiciones de temperatura y humedad adecuadas en tu planta industrial todo el año. Su objetivo consiste en suministrar calefacción en invierno y refrigeración en verano, ajustando la temperatura, humedad relativa y pureza del aire para asegurar el funcionamiento óptimo de la instalación de producción y las condiciones de confort establecidas en la normativa.
Este enfoque resulta altamente beneficioso en sectores donde el control preciso de la temperatura y humedad es esencial para la producción como en la industria química, papelera, agroalimentaria o automovilística.
¿Cómo funciona el sistema HVAC?
Las instalaciones de HVAC se diseñan y dimensionan de forma personalizada para cada cliente, para cumplir con los requisitos específicos de cada caso y lograr la máxima eficiencia energética. Se busca garantizar un funcionamiento altamente fiable y minimizar los costos de explotación con un diseño que reduzca al máximo las necesidades de mantenimiento.
Podemos resumir diciendo que los componentes principales de la instalación son:
1. Producción
Este sistema genera el fluido térmico, el cual intercambia calor con el flujo de aire destinado a compensar las ganancias y pérdidas de calor en la nave a tratar.
En el caso de la refrigeración, se utiliza agua con temperaturas de impulsión y retorno de 7ºC/12ºC. Esta agua se produce en plantas enfriadoras, las cuales pueden ser enfriadas por agua o aire, y la elección de la tecnología dependerá de la aplicación específica y del tamaño requerido.
Las unidades frigoríficas pueden incorporar diversos tipos de compresores, como tornillo o centrífugos, rotativos. Para refrigerantes, se utilizan opciones respetuosas con el medio ambiente como los hidrofluorocarbonos (HFC) o las hidrofluoroolefinas (HFO).
En el caso de la calefacción, se emplea agua caliente, agua sobrecalentada o quemadores de Gas Natural en los climatizadores. En sistemas de calefacción, las temperaturas del fluido de intercambio térmico suelen oscilar entre 70ºC y 80ºC en la impulsión (salida del generador), con un salto térmico de alrededor de 20ºC. En situaciones donde existen grandes distancias entre la central de producción de agua caliente y los equipos consumidores, se trabaja con agua sobrecalentada a temperaturas superiores a 100ºC para asegurar que, se alcance la temperatura adecuada en el equipo terminal.
Los fluidos térmicos para el intercambio de calor se transportan entre los equipos de producción y los climatizadores mediante grupos de bombeo.
2. Unidades de Tratamiento de Aire (UTAs) o Climatizadores
Estos equipos constan de cámaras donde una mezcla de aire exterior y de retorno recibe un tratamiento integral que incluye filtración, calentamiento, humidificación y enfriamiento. En ellos se realiza el tratamiento del aire que se encargará de contrarrestar las ganancias y pérdidas de calor. El intercambio térmico entre el fluido térmico y el aire, que será impulsado hacia la nave para alcanzar las condiciones de temperatura deseadas, se lleva a cabo en intercambiadores conocidos como “baterías” de refrigeración y calefacción.
Estos climatizadores se diseñan de forma personalizada, pudiendo incorporar secciones de recuperación de energía del aire de extracción, enfriamiento gratuito (free-cooling), entre otros.
3. Distribución del aire
Este sistema canaliza el aire tratado en los climatizadores hasta el interior de la nave a climatizar y desde ésta, de nuevo al climatizador y/o al exterior. La clasificación de los sistemas se realiza según la velocidad del aire en la red de conductos, dividiéndolos en baja, media o alta velocidad, estos últimos son los más usados en la industria.
4. Difusión
La parte fundamental en un sistema de HVAC es la difusión del aire. Todo lo anterior carece de utilidad si no se logra una distribución adecuada del aire capaz de cubrir eficientemente toda la superficie a tratar y con las velocidades adecuadas. En función de la actividad de la industria, la difusión podrá ser: difusión por mezcla, mezcla con alta inducción, por desplazamiento, flujo laminar, entre otros.
5. Control
Permite supervisar el funcionamiento de toda la instalación HVAC, desde la central de producción del fluido de intercambio térmico, las unidades climatizadoras y hasta la difusión del aire, así como parámetros esenciales como la temperatura, humedad relativa, presiones…
La efectividad en la gestión de este sistema va más allá de mantener los estándares de funcionamiento, ya que también permite la monitorización y control del consumo de energía de la planta. El diseño cuidadoso de la arquitectura de control, la gestión de la memoria de funcionamiento y la programación precisa del software de control son elementos críticos para alcanzar los objetivos de la instalación de HVAC en términos de ahorro de energía, calidad del aire interior y condiciones de confort.
En línea con los objetivos de sostenibilidad que persiguen las empresas hoy en día, se hace necesario cambiar el paradigma de los sistemas convencionales de climatización. La eficacia energética de estos sistemas tradicionales es cuestionada, promoviendo la transición de la industria hacia soluciones más sostenibles como los sistemas HVAC.
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