Innovador y visionario

Figura 1: Las regulaciones de zonas se ajustan individualmente a los tiempos de trabajo y descenso.

Figura 2: La tecnología para el funcionamiento de salas limpias debe planificarse de manera energéticamente eficiente.

Fig. 3: Control de sistemas cómodo a través de panel táctil, tableta o smartphone.

Abb.4: Al utilizar los sistemas de tratamiento de aire (RLT), se debe prestar atención a la llamada "Coste de ciclo de vida".

Dirk Steil

Axel Biewer

Resumen en forma de tabla

Cuando se negocia con operadores de salas limpias, siempre se escucha la queja: “Nuestra sala limpia genera costos operativos en una medida que no podemos prever; ¿puede ayudarnos?”

Al examinar más de cerca las salas limpias, se observa que toda la sala limpia, a pesar de las diferentes unidades de uso / horarios, se mantiene en funcionamiento las 24 horas del día y casi 365 días al año sin reducción.

Cuando se trata de decidir qué proveedor obtiene la adjudicación del contrato, en muchas ocasiones los costos de inversión siguen siendo la principal consideración. Los costos operativos rara vez o solo en funcionamiento en curso se cuestionan críticamente. Sin mencionar las emisiones de gases de efecto invernadero y otros contaminantes del aire.

Una vez construida la sala limpia, los errores de planificación solo pueden corregirse con un esfuerzo de tiempo y dinero relativamente alto, de modo que generalmente solo se puede hablar de limitar daños.

Resumen

BECKER Reinraumtechnik pone en primer plano, en la planificación y construcción de salas limpias llave en mano, no solo los costos de inversión, sino también el cálculo de los llamados “Costos Totales del Ciclo de Vida”: además de los costos de inversión, se presentan también los costos energéticos y, en particular, los costos previstos para mantenimiento y reparación.

Solo mediante esta presentación, el operador obtiene información sobre los costos de vida útil de su sala limpia.

Para la optimización de la eficiencia energética, a continuación se muestran y evalúan 6 ejemplos.

1. Regulación por zonas con gestión dinámica del volumen de aire

Los flujos de volumen de aire de las diferentes zonas de uso se regulan y controlan mediante reguladores electrónicos de volumen compatibles con bus. A través del bus de datos, cada regulador transmite permanentemente todos los parámetros operativos a la regulación programable libre (DDC). Aquí, las posiciones de las compuertas se comparan con el valor de referencia ingresado, generando así una señal de control para el ventilador.

En el control, se ha programado un esquema horario modificable, que permite cambiar automáticamente las diferentes zonas de uso del modo normal al modo de reducción. Además, el usuario puede activar el escenario correspondiente según las necesidades en la pantalla de la regulación. Esta facilidad de uso ha demostrado ser especialmente útil en prácticas, especialmente en horarios / zonas de uso difíciles de planificar. (ver Fig. 1)

Ventajas del sistema:

- Control a medida del ventilador, de modo que, siguiendo el principio “la menor energía posible y solo la necesaria”, solo se suministra la energía de accionamiento realmente requerida por el ventilador.

- Modo de reducción individual de las diferentes zonas de uso con un sistema central de tratamiento de aire (RLT).

- Regulación dinámica de los flujos de volumen incluso con características variables del sistema, por ejemplo, debido a la reducción de volumen de aire en modo de reducción o aumento de suciedad en los filtros.

- Visualización de los flujos de volumen reales en la pantalla de regulación en m³/h.

- Advertencia y/o alarma ante la violación de límites establecidos.

- El sistema RLT se regula automáticamente en el punto de operación energéticamente óptimo, reduciendo significativamente el esfuerzo de puesta en marcha.

- Menores ruidos operativos y tiempos de vida más largos de los filtros mediante modo de reducción.

2. Concepto de deshumidificación

El aire generalmente debe enfriarse con un enfriador por debajo del punto de rocío relevante para el proceso de deshumidificación, de modo que la humedad del flujo de aire condense (“efecto de la botella de Coca-Cola”).

Como la demanda de aire exterior, necesaria para la protección de la presión o la protección de las personas, suele ser el único factor relevante para la humedad del espacio, recomendamos, por motivos energéticos, enfriar solo esta proporción mínima de aire exterior para la deshumidificación por debajo del punto de rocío, en lugar de todo el volumen de aire de entrada. (ver Fig. 2)

Ventajas del sistema:

- Por ejemplo, partiendo de una sala limpia operada con aire mezclado sin aire de proceso adicional, con condiciones de 21 °C y 50 % de humedad relativa, se puede ahorrar hasta un 40 % de energía de enfriamiento en comparación con la deshumidificación de todo el volumen de aire de entrada, mediante una deshumidificación dirigida del aire exterior, con una temperatura de salida del enfriador de aproximadamente 10 °C.

- Sin pérdida de energía por recalentamiento para calentar el aire de entrada deshumidificado en los meses de verano húmedos y cálidos, de aproximadamente 10 °C a al menos 16 °C (limite mínimo de entrada de aire).

3. Regulación por zonas con condiciones variables en la sala

En sistemas con varias zonas de uso diferentes, recomendamos no colocar los registros de enfriamiento y calefacción en el sistema central de tratamiento de aire, sino asignarlos de forma descentralizada a cada área de suministro en el sistema de aire de entrada.

En este caso, se deben prever sensores de temperatura y/o humedad separados, que regulen las válvulas de control de los respectivos registros de enfriamiento / calefacción según sea necesario, de modo que cada zona se acondicione en modo normal / reducción de acuerdo con su uso.

En el control, se ha programado un esquema horario modificable, que permite cambiar automáticamente las diferentes zonas de uso del modo normal al modo de reducción. Además, el usuario puede activar el escenario correspondiente según las necesidades en la pantalla de la regulación. Esta facilidad de uso ha demostrado ser especialmente útil en prácticas, especialmente en horarios / zonas de uso difíciles de planificar. (ver Fig. 3)

Ventaja del sistema:

- Modo de reducción individual de diferentes zonas de uso mediante la modificación de las histéresis de control / tiempos de retardo (por ejemplo, 21 °C y 50 % de humedad relativa en modo normal, o 16-26 °C y 40-60 % de humedad relativa en modo de reducción) con solo un sistema central de tratamiento de aire.

4. Concepto de bloqueo

Para minimizar los riesgos de propagación de partículas (contaminación cruzada) del área de menor limpieza a la más limpia, en la tecnología de salas limpias generalmente se bloquean las puertas mediante un control de acceso, de modo que solo se pueda abrir una puerta a la vez.

Un concepto innovador aprovecha esta función, ya que durante el modo de reducción, mediante la comunicación entre la tecnología de medición y control (MSR) y el control de las cámaras, el acceso a la zona correspondiente se bloquea automáticamente y se evita así un posible riesgo de contaminación por personas durante ese tiempo. Tras reactivar el modo normal, la puerta correspondiente al área de uso se desbloquea con retraso, según el tiempo de recuperación de las salas y el comportamiento de cambio del sistema RLT. En caso de peligro para la vida o la integridad física, la barrera de acceso puede ser desactivada nuevamente mediante una función de “Emergencia” integrada en la carcasa de la puerta. Si es necesario, esta función de bloqueo dependiente del uso también puede ser desbloqueada mediante contraseña.

Ventaja del sistema:

- Con un esfuerzo adicional de regulación mínimo, se pueden eliminar los riesgos de contaminación en modo de reducción sin comprometer la protección del personal.

5. Concepto de recuperación de calor / entalpía

En una concepción de sistema energéticamente eficiente, también se deben aprovechar los recursos disponibles, como los flujos de aire exterior y, si corresponde, de aire de extracción, para la climatización de la sala.

Para ello, en la práctica, se ha demostrado que un sistema de tratamiento de aire no convencional, con una combinación de secciones centrales de aire de entrada, salida, aire exterior y aire de extracción, además de recuperación de calor regenerativa, funciona bien. (ver Fig. 4)

Ventajas del sistema:

- Para la climatización de la sala, primero se utiliza aire exterior sin coste y, en segundo lugar, energía primaria costosa.

- Grandes superficies de intercambiadores de calor con un flujo de aire exterior y de extracción relativamente bajo, logrando un rendimiento de aproximadamente el 80 % con una caída de presión comparativamente baja.

- Relación coste / beneficio óptima en comparación con otros sistemas de recuperación de calor (WRG).

- Uso confiable de intercambiadores de calor de placas de flujo cruzado incluso con aire de extracción contaminado.

- Todas las innovaciones en un sistema central de tratamiento de aire.

6. Concepto de barrera

De acuerdo con EN ISO 14644-4, las áreas más limpias en comparación con las áreas menos limpias también están protegidas eficazmente con presiones diferenciales mucho menores que las habituales de 5-20 Pa, siempre que se pueda demostrar un flujo desplazante turbulento de más de 0,2 m/s — lo que equivale a una diferencia de presión de menos de 0,1 Pa — dentro de una abertura de sobreflujo definida entre las clases de pureza.

Si se excluyen los posibles flujos de aire de extracción o las fugas inevitables en la sala, la demanda de aire exterior en este concepto innovador de barrera ya no se determina por la diferencia de presión, sino únicamente por el número de personas.

Por ejemplo, en una sala limpia con una superficie de 100 m² y con una ocupación constante de hasta 6 personas, la demanda de aire exterior basada en personas, de un máximo de 50 m³/h, reduciría la necesidad de aire exterior de 900 m³/h a 300 m³/h, y la potencia de enfriamiento para la deshumidificación de aproximadamente 9 kW a aproximadamente 3 kW.

Ventajas del sistema:

- La demanda de aire exterior y los costos energéticos asociados pueden reducirse en aproximadamente un 70 %.

- Dependiendo de las cargas térmicas en la sala, se puede prescindir completamente de calentar el aire.

- Las corrientes de aire y los riesgos de contaminación asociados se pueden detectar incluso con puertas abiertas mediante tecnología de medición de alta resolución (± 0,05 m/s), permitiendo un mejor control de las fugas en la sala.

- Las corrientes de aire y, por tanto, los riesgos de contaminación, se pueden detectar de manera más confiable en ambas direcciones mediante tecnología de medición bidireccional.

- Sin riesgos externos como fluctuaciones en las presiones de referencia en el concepto de diferencia de presión.

- Con un esfuerzo adicional mínimo en sensores, se pueden minimizar tanto los costos energéticos como los riesgos de contaminación.