Ahorro energético en almacenes de temperatura controlada

En los almacenes de temperatura controlada entre 15°C y 30°C, suelen utilizarse sistemas de climatización.

Introducción

Los almacenes de temperatura controlada son esenciales en un creciente número de sectores y el farmacéutico no es una excepción. La estabilidad de los componentes de los medicamentos es una variable crítica a lo largo de toda la cadena de valor. Por tanto, el cumplimiento de una temperatura de almacenaje adecuada es un requisito indispensable.

El consumo de energía necesario para garantizar las condiciones óptimas de almacenamiento se ha convertido en uno de los grandes retos del sector farmacéutico, especialmente en el caso de operadores logísticos y empresas de distribución, dos segmentos con gran sensibilidad a la variación de precios de la energía.

En los almacenes de temperatura controlada entre 15°C y 30°C, suelen utilizarse sistemas de climatización. Debido a las características de estos espacios (gran volumen y elevada altura de techo) se requieren unos aportes de energía muy elevados para mantener consignas de temperatura óptimas.

Ineficiencia de los sistemas tradicionales de climatización.

Desde nuestra experiencia, el problema al que se enfrentan los sistemas de climatización en entornos de temperatura controlada es la altura del techo. En espacios logísticos con una altura superior a 5 metros los sistemas de climatización tradicionales no son capaces de mantener un rango de temperaturas homogéneo debido a la estratificación térmica.

La estratificación térmica del aire es un fenómeno físico donde el aire caliente, de menor densidad, tiende a ascender hacia las zonas altas de un recinto mientras que el aire más frío tiende a permanecer cerca del suelo. En naves con gran altura la estratificación térmica se traduce en diferentes capas de temperatura. La diferencia por cada metro de altura puede alcanzar hasta 1°C. Por tanto, en naves de más de 10 metros de altura, las diferencias de temperatura entre el suelo del techo pueden alcanzar fácilmente los 10ºC.

Este fenómeno, al que nos enfrentamos constantemente en todos nuestros proyectos y que se da tanto en invierno como en verano es una de las principales causas de exceso de consumo de los sistemas de climatización. Para alcanzar una determinada consigna de temperatura a determinada altura, pueden realizar mayor aporte de calor o de frío mediante un incremento de la potencia pero no pueden garantizar una temperatura homogénea a lo alto de toda la instalación.

Y el problema de mantener un rango de temperaturas excesivamente amplio es doble: por una parte, se produce un exceso de consumo de energía, por otra parte se pueden experimentar mermas de productos terminados debido a un almacenamiento fuera de los rangos de temperatura óptimos. Un tercer aspecto estaría relacionado con el estrés térmico de los trabajadores.

Ahorro energético mediante ventiladores HVLS

Los ventiladores HVLS (del inglés High Volume Low Speed) son grandes ventiladores de techo que mueven un gran caudal de aire a baja velocidad. Su función principal es mejorar la sensación térmica en recintos de grandes dimensiones y altos.

En almacenes farmacéuticos con temperatura entre 15°C y 30°C que requieren de sistemas de climatización para mantener las condiciones ambientales óptimas, los ventiladores HVLS cumplen dos funciones imprescindibles:

• Rompen la estratificación del aire, que es una de las grandes causas de ineficiencia de los sistemas de climatización. En función de características como la ubicación del recinto, su orientación o su aislamiento, el ahorro energético medio a lo largo de un año puede alcanzar hasta el 35%.
• Distribuyen el aire a través de todo el recinto y homogeneizan la temperatura a lo largo y ancho del almacén, favoreciendo unas condiciones de temperatura adecuadas.

Los ventiladores HVLS operan tanto en modo verano como en modo invierno. Así, los sistemas de climatización pueden trabajar con un consigna de temperatura óptima y reducir su consumo eléctrico.

Por nuestra experiencia, un sistema de ventilación bien diseñado que cubra todo el perímetro del almacén tiene efectos muy positivos sobre el gradiente térmico y sobre la eficiencia energética en cualquier época del año. En invierno, los ventiladores en modo extracción impulsan el aire caliente acumulado cerca del techo hacia arriba, forzándolo a descender por el perímetro de la nave. Al mezclar las capas cálidas con las frías se uniformiza la temperatura en todo el recinto y los sistemas de climatización pueden operar con temperaturas de consigna muy inferiores.

En verano, los ventiladores funcionan en modo impulsión, desplazando el caudal de aire hacia el suelo. Con este movimiento de aire se rompe el gradiente térmico con la consecuente homogeneización de la temperatura de la nave y un ahorro energético considerable.

Según el Instituto para la Diversificación y el Ahorro de la Energía (IDAE), adscrito al Ministerio para la Transición ecológica, por cada grado que se incrementa la temperatura de un recinto en invierno, el consumo energético aumenta un 8%. De igual manera ocurre en verano si se reduce la consigna de temperatura. Los ventiladores HVLS pueden ayudar a reducir la temperatura de trabajo de los sistemas de climatización entre 4 y 6 grados a lo largo de todo el año, lo que se traduce en un ahorro medio de un 35%. Hay que tener en cuenta que en los meses valle, aquéllos en los que la temperatura exterior es más suave, los ahorros de energía son más moderados.

Sistemas integrados de control de temperatura

Todos los ventiladores HVLS se pueden integrar en los sistemas SCADA o BMS de cualquier instalación. Mediante sensores de temperatura y humedad a diferentes alturas se pueden monitorizar en tiempo real ambas variables y establecer las consignas de trabajo adecuadas para mantener una temperatura homogénea en todo el recinto y disminuir la carga de potencia de los sistemas de climatización. La regulación se puede programar de manera automática sin la participación de ningún operario creando tantos modos de trabajo como sean necesarios.

Con todos estos antecedentes, para abordar un problema de ineficiencia energética de los sistemas de climatización, por nuestra experiencia, los pasos a seguir serían los siguientes:

1. Realizar un cálculo del consumo de energía de la climatización ente diferentes consignas de temperatura.
2. Calcular el gradiente térmico a diferentes alturas (por ejemplo a 1,5metros del suelo y 1,5metros del techo.
3. Analizar las características de la nave (planta, sistemas de estanterías y conductos) para evaluar el número de unidades de ventilación y su diámetro.
4. Evaluar el impacto en la variación de temperatura con la instalación de ventiladores HVLS a una potencia de climatización determinada
5. Calcular los ahorros energéticos obtenidos con la operación conjunta de sistemas de climatización y ventiladores HVLS.
6. Calcular el ROI del proyecto, o dicho en otras palabras, cuánto tiempo se necesitaría para amortizar la inversión debido a los ahorros de energía esperados.

Uno de los grandes retos de los almacenes de temperatura controlada es optimizar la conservación de los productos estocados minimizando el consumo energético. Los ventiladores de techo HVLS cumplen esa doble función: favorecen una temperatura homogénea en todo el volumen del almacén y optimizan las consignas de trabajo de los sistemas de climatización.